Азия запускает десятилетний проект по созданию синтетических клеток

Дорожная карта опубликована 26 мая в журнале Nature Biotechnology и разработана в рамках инициативы SynCell Asia Initiative, объединяющей более 100 исследователей из Китая, Японии, Южной Кореи, Сингапура, Таиланда и Малайзии. Цель проекта — создать полноценную искусственную клетку с нуля, используя фосфолипиды, белки, ДНК и другие биологические макромолекулы.

Создание синтетической клетки считается одной из самых сложных задач современной науки о жизни. Успех проекта позволит не только приблизиться к пониманию фундаментального вопроса «что такое жизнь», но и открыть путь к программируемым клеткам с заданными функциями — от производства лекарств и материалов до новых биомедицинских платформ.

Хотя подобные исследования ведутся в Европе и США уже несколько десятилетий, глобальная наука до сих пор не смогла объединить отдельные клеточные модули в полностью функционирующую систему. Именно эту проблему азиатские исследователи называют ключевым вызовом нового этапа биоинженерии.

В опубликованной стратегии выделены четыре фундаментальные задачи: обеспечение непрерывного метаболизма, автономность рибосом, создание правил модульного проектирования и синхронизация пространственно-временных процессов внутри клетки. Для их решения предлагается модель «центральной фабрики и распределённых лабораторий»: стандартизированные заготовки синтетических клеток и реагенты будут централизованно производиться и распространяться между исследовательскими центрами, формируя замкнутый цикл Design-Build-Test-Learn.

Особую роль в проекте отводят искусственному интеллекту и автоматизированным платформам анализа. Учёные планируют собирать данные геномики, транскриптомики, протеомики и метаболомики на уровне отдельных клеток для обучения моделей машинного обучения. При этом разработчики намерены сочетать «белые» механистические модели с «чёрными» ИИ-моделями для прогнозирования поведения синтетических клеток.

Программа разделена на два этапа. На первом, ProtoCell, который рассчитан на ближайшие пять лет, исследователи хотят создать стабильную фосфолипидную везикулу с минимальным геномом из более чем 200 генов, где не менее 90% белков будут синтезироваться собственной бесклеточной системой транскрипции и трансляции. Также планируется разработка цифрового двойника клетки.

Вторая фаза — AutoCell — предполагает переход к полностью самовоспроизводящейся системе. Учёные рассчитывают добиться автономной регенерации рибосом, обеспечить не менее десяти последовательных циклов роста и деления, а также создать сообщества синтетических клеток с коллективным поведением — обменом веществами и разделением функций.

Авторы проекта считают, что инициатива может радикально изменить саму модель исследований в синтетической биологии, превратив разрозненные эксперименты в стандартизированную международную платформу. Для Азии это также попытка занять самостоятельное место в глобальной гонке за создание искусственной жизни — одной из наиболее стратегически важных технологий XXI века.