ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com
TED2018

Floyd E. Romesberg: The radical possibilities of man-made DNA

Флойд Ромсберг: Принципиально новые возможности искусственной ДНК

Filmed:
1,631,507 views

Каждая когда-либо существовавшая живая клетка была продуктом комбинаций четырёхбуквенного генетического алфавита: A, T, C и G, базовых единиц ДНК. Теперь же всё изменилось. В своём провидческом выступлении синтетический биолог Флойд Ромсберг представляет нам первые живые организмы, созданные на основе шестибуквенной ДНК — четырёх природных и двух искусственных букв, X и Y. Ромсберг рассуждает о том, как этот прорыв может изменить наши фундаментальные представления о природе.
- Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
All life,
0
760
1336
Строение всех форм жизни,
00:14
everyкаждый livingживой thing ever,
1
2120
1736
каждого живого существа,
00:15
has been builtпостроен accordingв соответствии
to the informationИнформация in DNAДНК.
2
3880
2936
базируется на информации,
заложенной в ДНК.
00:18
What does that mean?
3
6840
1376
Что это значит?
00:20
Well, it meansозначает that just
as the Englishанглийский languageязык
4
8240
2496
Это значит, что подобно тому,
как английский язык
00:22
is madeсделал up of alphabeticАлфавитном lettersбуквы
that, when combinedкомбинированный into wordsслова,
5
10760
3216
состоит из букв алфавита,
которые складываются в слова
00:26
allowпозволять me to tell you the storyистория
I'm going to tell you todayCегодня,
6
14000
2816
и дают мне возможность
вести сегодня этот рассказ,
00:28
DNAДНК is madeсделал up of geneticгенетический lettersбуквы
that, when combinedкомбинированный into genesгены,
7
16840
4096
ДНК состоит из генетических букв,
которые, складываясь в гены,
00:32
allowпозволять cellsячейки to produceпроизводить proteinsбелки,
8
20960
1736
дают клеткам возможность
производить белки́ —
00:34
stringsстроки of aminoамино- acidsкислоты
that foldскладка up into complexсложный structuresсооружения
9
22720
3056
цепочки аминокислот,
сворачивающиеся в сложные структуры,
00:37
that performвыполнять the functionsфункции
that allowпозволять a cellклетка to do what it does,
10
25800
3016
которые выполняют функции,
позволяющие клеткам делать свою работу,
00:40
to tell its storiesистории.
11
28840
1736
рассказывать свою историю.
00:42
The Englishанглийский alphabetалфавит has 26 lettersбуквы,
and the geneticгенетический alphabetалфавит has four4.
12
30600
3936
В английском алфавите 26 букв,
в генетическом — четыре.
00:46
They're prettyСимпатичная famousизвестный.
Maybe you've heardуслышанным of them.
13
34560
2376
Они хорошо известны.
Возможно, вы о них слышали.
00:48
They are oftenдовольно часто just
referredупоминается to as G, C, A and T.
14
36960
2320
Их часто называют просто G, C, A и Т.
00:52
But it's remarkableзамечательный
that all the diversityразнообразие of life
15
40520
3416
Но удивительно то,
что всё разнообразие жизни
00:55
is the resultрезультат of four4 geneticгенетический lettersбуквы.
16
43960
2080
является результатом
комбинаций четырёх букв.
00:59
ImagineПредставить what it would be like
if the Englishанглийский alphabetалфавит had four4 lettersбуквы.
17
47240
4016
Что, если бы английский алфавит
состоял из четырёх букв?
01:03
What sortСортировать of storiesистории
would you be ableв состоянии to tell?
18
51280
2280
Какие мы смогли бы рассказывать истории?
01:07
What if the geneticгенетический alphabetалфавит
had more lettersбуквы?
19
55280
2160
Что, если бы в генетическом алфавите
было больше букв?
01:11
Would life with more lettersбуквы
be ableв состоянии to tell differentдругой storiesистории,
20
59440
2976
Может быть, такие формы жизни
смогли бы рассказать иные истории,
01:14
maybe even more interestingинтересно onesте,?
21
62440
2000
возможно, даже более интересные?
01:18
In 1999, my labлаборатория at the ScrippsСкриппса
ResearchИсследование Instituteинститут in Laля JollaJolla, CaliforniaКалифорния
22
66480
3816
В 1999 году моя лаборатория
в Институте Скриппса в Ла-Холье
01:22
startedначал workingза работой on this questionвопрос
with the goalЦель of creatingсоздание livingживой organismsмикроорганизмы
23
70320
3696
начала работу в этом направлении
с целью создания живых организмов
01:26
with DNAДНК madeсделал up
of a six-letterшестибуквенные geneticгенетический alphabetалфавит,
24
74040
3016
с ДНК, состоящей из шести букв:
01:29
the four4 naturalнатуральный lettersбуквы
plusплюс two additionalдополнительный newновый man-madeискусственный lettersбуквы.
25
77080
4480
четырёх природных и двух новых,
созданных человеком.
01:35
Suchтакие an organismорганизм would be
26
83120
1256
Такой организм был бы первой
01:36
the first radicallyрадикально alteredизменено
formформа of life ever createdсозданный.
27
84400
2856
когда-либо созданной
радикально изменённой формой жизни.
01:39
It would be a semisyntheticполусинтетические formформа of life
28
87280
1936
Это была бы полусинтетическая форма жизни,
01:41
that storesмагазины more informationИнформация
than life ever has before.
29
89240
3880
содержащая больше информации,
чем все другие формы до неё.
01:46
It would be ableв состоянии to make newновый proteinsбелки,
30
94120
1856
Она могла бы создавать новые белки,
01:48
proteinsбелки builtпостроен from more
than the 20 normalнормальный aminoамино- acidsкислоты
31
96000
2736
собирая их из большего числа аминокислот,
01:50
that are usuallyкак правило used to buildстроить proteinsбелки.
32
98760
1920
не ограничиваясь обычными двадцатью.
01:53
What sortСортировать of storiesистории could that life tell?
33
101560
2080
Какие истории рассказал бы этот организм?
01:57
With the powerмощность of syntheticсинтетический chemistryхимия
and molecularмолекулярная biologyбиология
34
105400
2816
С помощью синтетической химии,
молекулярной биологии,
02:00
and just underпод 20 yearsлет of work,
35
108240
1576
посвятив этому почти 20 лет,
02:01
we createdсозданный bacteriaбактерии with six-letterшестибуквенные DNAДНК.
36
109840
2536
мы создали бактерию с ДНК из шести букв.
02:04
Let me tell you how we did it.
37
112400
1429
Давайте я расскажу как.
02:06
All you have to rememberзапомнить
from your highвысокая schoolшкола biologyбиология
38
114640
2536
Всё, что вам нужно помнить
из школьного курса биологии, —
02:09
is that the four4 naturalнатуральный lettersбуквы
pairпара togetherвместе to formформа two baseбаза pairsпары.
39
117200
3496
четыре природных буквы встают в пары,
формируя две пары нуклеотидов.
02:12
G pairsпары with C and A pairsпары with T,
40
120720
2256
G располагается в паре с C,
А — в паре с T.
02:15
so to createСоздайте our newновый lettersбуквы,
41
123000
1816
Чтобы создать новые буквы,
02:16
we synthesizedсинтезированный hundredsсотни of newновый candidatesкандидаты,
newновый candidateкандидат lettersбуквы,
42
124840
3536
мы синтезировали сотни новых кандидатов —
кандидатов в буквы —
02:20
and examinedрассмотрел theirих abilitiesспособности
to selectivelyвыборочно pairпара with eachкаждый other.
43
128400
3048
и изучили их способности
избирательно образовывать пары.
02:23
And after about 15 yearsлет of work,
44
131472
1704
Спустя 15 лет работы
02:25
we foundнайденный two that pairedв паре
togetherвместе really well,
45
133200
2576
мы обнаружили две буквы,
встававшие в пару очень хорошо, —
02:27
at leastнаименее in a testконтрольная работа tubeтрубка.
46
135800
1696
по крайней мере, в пробирке.
02:29
They have complicatedсложно namesимена,
47
137520
1696
У них сложные названия,
02:31
but let's just call them X and Y.
48
139240
1620
но давайте просто называть их X и Y.
02:33
The nextследующий thing we neededнеобходимый to do
was find a way to get X and Y into cellsячейки,
49
141960
3416
Затем нам нужно было найти способ
поместить X и Y в клетки,
02:37
and eventuallyв итоге we foundнайденный that a proteinбелок
that does something similarаналогичный in algaeводоросли
50
145400
3536
и в итоге мы обнаружили, что белок,
который аналогично вёл себя в водорослях,
02:40
workedработал in our bacteriaбактерии.
51
148960
1376
работал и в наших бактериях.
02:42
So the finalокончательный thing that we neededнеобходимый to do
was to showпоказать that with X and Y providedпредоставлена,
52
150360
4496
Наконец, нам нужно было убедиться,
что, имея в своём составе X и Y,
02:46
cellsячейки could growрасти and divideделить
and holdдержать on to X and Y in theirих DNAДНК.
53
154880
3520
клетки будут расти, делиться
и не избавятся от новых букв в своей ДНК.
02:51
Everything we had doneсделанный up to then
tookвзял longerдольше than I had hopedнадеялся --
54
159880
3096
Все предыдущие этапы работы
заняли дольше, чем я надеялся, —
02:55
I am actuallyна самом деле a really impatientнетерпеливый personчеловек --
55
163000
2016
а я очень нетерпелив, —
02:57
but this, the mostбольшинство importantважный stepшаг,
workedработал fasterБыстрее than I dreamedснилось,
56
165040
3800
но этот самый последний шаг
сработал быстрее, чем я смел мечтать,
03:01
basicallyв основном immediatelyнемедленно.
57
169840
1200
практически сразу.
03:04
On a weekendвыходные in 2014,
58
172640
2216
В 2014 году, за одни выходные,
03:06
a graduateвыпускник studentстудент in my labлаборатория
grewвырос bacteriaбактерии with six-letterшестибуквенные DNAДНК.
59
174880
3080
аспирант в моей лаборатории вырастил
бактерию с шестибуквенной ДНК.
03:10
Let me take the opportunityвозможность
to introduceвводить you to them right now.
60
178800
2976
Воспользуюсь возможностью
показать её вам прямо сейчас.
03:13
This is an actualфактический pictureкартина of them.
61
181800
1640
Это их реальное изображение.
03:16
These are the first
semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы.
62
184880
2440
Это первые полусинтетические организмы.
03:21
So bacteriaбактерии with six-letterшестибуквенные DNAДНК,
that's really coolкруто, right?
63
189480
2776
Итак, бактерия с шестибуквенной ДНК —
круто, да?
03:24
Well, maybe some of you
are still wonderingинтересно why.
64
192280
2440
Что ж, может, кому-то из вас
всё ещё не ясно, что здесь такого.
03:27
So let me tell you a little bitнемного more
about some of our motivationsмотивы,
65
195680
3176
Позвольте рассказать ещё немного
о наших побуждающих факторах —
03:30
bothи то и другое conceptualконцептуальный and practicalпрактическое.
66
198880
1936
и теоретических, и практических.
03:32
ConceptuallyКонцептуально, people have
thought about life, what it is,
67
200840
2696
Что касается теории, люди задумывались
о жизни, её природе,
03:35
what makesмарки it differentдругой
from things that are not aliveв живых,
68
203560
2616
об отличии живого от неживого
03:38
sinceпоскольку people have had thoughtsмысли.
69
206200
1656
с момента, как научились задумываться.
03:39
ManyМногие have interpretedинтерпретированы
life as beingявляющийся perfectидеально,
70
207880
2296
Многие видели жизнь совершенной,
03:42
and this was takenвзятый
as evidenceдоказательства of a creatorсоздатель.
71
210200
2496
и это считалось доказательством
существования творца.
03:44
Livingжизнь things are differentдругой
because a god breathedвдохнул life into them.
72
212720
3656
Живое отличается тем,
что творец вдохнул в него жизнь.
03:48
Othersдругие have soughtискать
a more scientificнаучный explanationобъяснение,
73
216400
2336
Другие искали более научное объяснение,
03:50
but I think it's fairСправедливая to say
74
218760
1376
но, думаю, справедливо утверждение,
03:52
that they still considerрассматривать
the moleculesмолекулы of life to be specialособый.
75
220160
2896
что они всё ещё считают
молекулы жизни особенными.
03:55
I mean, evolutionэволюция has been optimizingоптимизирующий them
for billionsмиллиарды of yearsлет, right?
76
223080
3416
Ведь эволюция совершенствовала их
миллиарды лет, не так ли?
03:58
WhateverБез разницы perspectiveперспективы you take,
it would seemказаться prettyСимпатичная impossibleневозможно
77
226520
2936
Каким бы ни было ваше мнение,
кажется невероятным,
04:01
for chemistsхимики to come in
and buildстроить newновый partsчасти
78
229480
2016
чтобы химики могли синтезировать
новые составные части,
04:03
that functionфункция withinв and alongsideрядом
the naturalнатуральный moleculesмолекулы of life
79
231520
3016
функционирующие внутри и наравне
с природными молекулами жизни,
04:06
withoutбез somehowкак-то
really screwingзавинчивание everything up.
80
234560
2360
не наворотив при этом дел.
04:10
But just how perfectlyв совершенстве
createdсозданный or evolvedэволюционировали are we?
81
238400
3056
Но насколько идеален наш организм?
04:13
Just how specialособый
are the moleculesмолекулы of life?
82
241480
2240
Насколько совершенны молекулы жизни?
04:16
These questionsвопросов have been
impossibleневозможно to even askпросить,
83
244640
2336
Такими вопросами и задаваться
было невозможно,
04:19
because we'veмы в had nothing
to compareсравнить life to.
84
247000
2120
так как у нас не было ничего,
с чем можно сравнивать.
04:22
Now for the first time, our work suggestsпредполагает
85
250000
1976
Теперь — впервые —
наши исследования показывают,
04:24
that maybe the moleculesмолекулы of life
aren'tне that specialособый.
86
252000
2696
что, может быть, молекулы жизни
не такие уж и особенные.
04:26
Maybe life as we know it
isn't the only way it could be.
87
254720
3040
Быть может, жизнь какой мы её знаем —
не единственный возможный вариант.
04:30
Maybe we're not the only solutionрешение,
maybe not even the bestЛучший solutionрешение,
88
258920
3216
Может, мы не единственное решение,
даже не оптимальное решение,
04:34
just a solutionрешение.
89
262160
1440
а всего лишь одно из решений.
04:37
These questionsвопросов addressадрес
fundamentalфундаментальный issuesвопросы about life,
90
265600
2576
Эти вопросы касаются
фундаментальных аспектов жизни,
04:40
but maybe they seemказаться a little esotericтайный.
91
268200
1856
но они могут показаться слегка заумными.
04:42
So what about practicalпрактическое motivationsмотивы?
92
270080
1736
А что насчёт практических побуждений?
04:43
Well, we want to exploreисследовать
what sortСортировать of newновый storiesистории
93
271840
2776
Что ж, мы хотим увидеть, какие ещё истории
04:46
life with an expandedрасширенный
vocabularyзапас слов could tell,
94
274640
2096
могут рассказать формы жизни,
у которых прибавилось букв, —
04:48
and rememberзапомнить, storiesистории here
are the proteinsбелки that a cellклетка producesпроизводит
95
276760
3216
и не забывайте, истории —
это белки, производимые клеткой,
04:52
and the functionsфункции they have.
96
280000
1376
и их функции.
04:53
So what sortСортировать of newновый proteinsбелки
with newновый typesтипы of functionsфункции
97
281400
3096
Так какие же новые белки
с новыми функциями
04:56
could our semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы
make and maybe even use?
98
284520
3656
наши полусинтетические организмы могут
производить и, возможно, использовать?
05:00
Well, we have a coupleпара of things in mindразум.
99
288200
1960
Ну, у нас есть пара идей.
05:03
The first is to get the cellsячейки
to make proteinsбелки for us, for our use.
100
291240
4576
Во-первых, можно заставить клетки
производить белки для наших нужд.
05:07
ProteinsБелки are beingявляющийся used todayCегодня
101
295840
1416
Сегодня белкам находится
05:09
for an increasinglyвсе больше и больше broadширокий
rangeассортимент of differentдругой applicationsПриложения,
102
297280
2736
всё большее число применений:
05:12
from materialsматериалы that protectзащищать
soldiersсолдаты from injuryтравма
103
300040
2256
от создания материалов,
защищающих солдат от ранений,
05:14
to devicesприборы that detectобнаружить
dangerousопасно compoundsсоединений,
104
302320
2216
до устройств, способных обнаружить
опасные соединения,
05:16
but at leastнаименее to me,
105
304560
1336
но лично мне
05:17
the mostбольшинство excitingзахватывающе applicationзаявление
is proteinбелок drugsнаркотики.
106
305920
2400
самыми интересными
кажутся лекарства из белков.
05:21
DespiteНесмотря beingявляющийся relativelyотносительно newновый,
107
309160
1416
Несмотря на относительную новизну,
05:22
proteinбелок drugsнаркотики have alreadyуже
revolutionizedреволюция medicineлекарственное средство,
108
310600
2416
белковые лекарства уже произвели
революцию в медицине.
05:25
and, for exampleпример, insulinинсулин is a proteinбелок.
109
313040
2696
К примеру, инсулин — белок.
05:27
You've probablyвероятно heardуслышанным of it,
and it's manufacturedизготовлен as a drugлекарственное средство
110
315760
2856
Вероятно, вы о нём слышали: это препарат,
05:30
that has completelyполностью changedизменено
how we treatрассматривать diabetesдиабет.
111
318640
2656
который полностью изменил
терапию диабета.
05:33
But the problemпроблема is that proteinsбелки
are really hardжесткий to make
112
321320
2976
Но сложность в том,
что белки трудно производить,
05:36
and the only practicalпрактическое way to get them
is to get cellsячейки to make them for you.
113
324320
3600
единственный реальный способ их получить —
научить клетки их вырабатывать.
05:40
So of courseкурс, with naturalнатуральный cellsячейки,
114
328880
1696
Конечно, вы можете заставить
05:42
you can only get them to make
proteinsбелки with the naturalнатуральный aminoамино- acidsкислоты,
115
330600
3496
природные клетки вырабатывать
только природные аминокислоты,
05:46
and so the propertiesсвойства
those proteinsбелки can have,
116
334120
2216
и свойства и применение
05:48
the applicationsПриложения
they could be developedразвитая for,
117
336360
2496
этих белков будут ограничены
05:50
mustдолжен be limitedограниченное by the natureприрода
of those aminoамино- acidsкислоты
118
338880
2496
особенностями аминокислот,
05:53
that the protein'sбелка builtпостроен from.
119
341400
1496
входящих в их состав.
05:54
So here they are,
120
342920
1216
Вот они —
05:56
the 20 normalнормальный aminoамино- acidsкислоты that are
strungвзвинченный togetherвместе to make a proteinбелок,
121
344160
3256
20 обычных аминокислот,
соединяющихся в белки,
05:59
and I think you can see,
they're not that different-lookingразные выглядящие.
122
347440
2856
и вы видите, что они довольно-таки похожи.
06:02
They don't bringприносить
that manyмногие differentдругой functionsфункции.
123
350320
2216
Функции, за которые они отвечают, похожи.
06:04
They don't make that manyмногие
differentдругой functionsфункции availableдоступный.
124
352560
2656
Нет большого разнообразия функций.
06:07
Compareсравнить that with the smallмаленький moleculesмолекулы
that syntheticсинтетический chemistsхимики make as drugsнаркотики.
125
355240
3576
Сравните с небольшими молекулами,
которые химики синтезируют для препаратов.
06:10
Now, they're much simplerпроще than proteinsбелки,
126
358840
1936
Они проще по составу, чем белки,
06:12
but they're routinelyобычно builtпостроен from
a much broaderшире rangeассортимент of diverseразнообразный things.
127
360800
3416
но обычно в их составе гораздо более
широкий набор разнообразных элементов.
06:16
Don't worryбеспокоиться about the molecularмолекулярная detailsДетали,
128
364240
1936
Вам не нужно разбираться в этих молекулах,
06:18
but I think you can see
how differentдругой they are.
129
366200
2216
но, думаю, вам и так понятно,
какие они разные.
06:20
And in factфакт, it's theirих differencesразличия
that make them great drugsнаркотики
130
368440
2936
Именно это разнообразие
позволяет им быть отличными препаратами
06:23
to treatрассматривать differentдругой diseasesболезни.
131
371400
1376
для лечения заболеваний.
06:24
So it's really provocativeпровокационный to wonderзадаваться вопросом
what sortСортировать of newновый proteinбелок drugsнаркотики
132
372800
4176
Поэтому весьма интересно задуматься,
какие белковые препараты
06:29
you could developразвивать if you could buildстроить
proteinsбелки from more diverseразнообразный things.
133
377000
3360
можно разработать, создавая белки
из большего разнообразия элементов.
06:33
So can we get our semisyntheticполусинтетические organismорганизм
134
381840
1936
Можно ли заставить
наш полусинтетический организм
06:35
to make proteinsбелки that includeвключают
newновый and differentдругой aminoамино- acidsкислоты,
135
383800
3216
вырабатывать белки, включающие
новые, разнообразные аминокислоты,
06:39
maybe aminoамино- acidsкислоты
selectedвыбранный to conferсовещаться the proteinбелок
136
387040
2256
возможно, аминокислоты, отобранные
для производства белков,
06:41
with some desiredжелательно propertyимущество or functionфункция?
137
389320
2080
с нужными свойствами и функциями?
06:44
For exampleпример,
138
392640
1256
К примеру,
06:45
manyмногие proteinsбелки just aren'tне stableстабильный
when you injectвпрыскивать them into people.
139
393920
3136
многие белки недостаточно стабильны
при введении в организм человека.
06:49
They are rapidlyбыстро degradedдеградировавший or eliminatedустранен,
140
397080
2176
Они быстро распадаются или выводятся
06:51
and this stopsупоры them from beingявляющийся drugsнаркотики.
141
399280
1800
и не выполняют лекарственную функцию.
06:54
What if we could make proteinsбелки
with newновый aminoамино- acidsкислоты
142
402080
2416
Что, если создать белки
с новыми аминокислотами
06:56
with things attachedприложенный to them
143
404520
1816
с добавками,
06:58
that protectзащищать them from theirих environmentОкружающая среда,
144
406360
1976
защищающими их от условий среды,
07:00
that protectзащищать them
from beingявляющийся degradedдеградировавший or eliminatedустранен,
145
408360
3176
от распада и выведения,
07:03
so that they could be better drugsнаркотики?
146
411560
1680
чтобы они могли лучше выполнять
роль лекарств?
07:07
Could we make proteinsбелки
with little fingersпальцы attachedприложенный
147
415560
2416
Можно ли создать белки с «пальчиками»,
07:10
that specificallyконкретно
grabгрейфер on to other moleculesмолекулы?
148
418000
2480
которые бы цеплялись
к определённым молекулам?
07:13
ManyМногие smallмаленький moleculesмолекулы
failedне смогли duringв течение developmentразвитие as drugsнаркотики
149
421480
2736
Многие небольшие молекулы
так и не стали лекарствами,
07:16
because they just weren'tне было
specificконкретный enoughдостаточно to find theirих targetцель
150
424240
2936
потому что не были узкоспециализированными
и не могли найти цель
07:19
in the complexсложный environmentОкружающая среда
of the humanчеловек bodyтело.
151
427200
2136
в сложной среде человеческого организма.
07:21
So could we take those moleculesмолекулы
and make them partsчасти of newновый aminoамино- acidsкислоты
152
429360
3616
Можем ли мы взять эти молекулы
и сделать их частью новых аминокислот,
07:25
that, when incorporatedвключенный into a proteinбелок,
153
433000
2776
которые войдут в состав белка
07:27
are guidedруководствоваться by that proteinбелок
to theirих targetцель?
154
435800
2360
и будут направлены к цели этим белком?
07:32
I startedначал a biotechбиотехнологической companyКомпания
calledназывается SynthorxСинторрекс.
155
440040
2176
Я основал компанию биотехнологий Synthorx.
07:34
SynthorxСинторрекс standsстенды for syntheticсинтетический organismорганизм
156
442240
2616
Synthorx расшифровывается
как «синтетический организм»,
07:36
with an X addedдобавленной at the endконец because
that's what you do with biotechбиотехнологической companiesкомпании.
157
444880
3656
а буква X на конце — дань моде
в среде биотехнологических компаний.
07:40
(LaughterСмех)
158
448560
1416
(Смех)
07:42
SynthorxСинторрекс is workingза работой closelyтесно with my labлаборатория,
159
450000
2016
Synthorx тесно сотрудничают
с моей лабораторией,
07:44
and they're interestedзаинтересованный in a proteinбелок
that recognizesпризнает a certainопределенный receptorрецептор
160
452040
4336
и их интересует белок,
распознающий определённый рецептор
07:48
on the surfaceповерхность of humanчеловек cellsячейки.
161
456400
1696
на поверхности человеческой клетки.
07:50
But the problemпроблема is that it alsoтакже recognizesпризнает
162
458120
2456
Проблема в том, что этот белок
также распознаёт
07:52
anotherдругой receptorрецептор on the surfaceповерхность
of those sameодна и та же cellsячейки,
163
460600
2696
другой рецептор
на поверхности этих клеток,
07:55
and that makesмарки it toxicтоксичный.
164
463320
1640
что делает его токсичным.
07:57
So could we produceпроизводить
a variantвариант of that proteinбелок
165
465800
2136
Можем ли мы создать такой вариант белка,
07:59
where the partчасть that interactsвзаимодействует
with that secondвторой badПлохо receptorрецептор is shieldedэкранированные,
166
467960
4336
в котором участок, взаимодействующий
с неправильным рецептором, заблокирован,
08:04
blockedблокированный by something like a bigбольшой umbrellaзонтик
167
472320
1936
прикрыт чем-то вроде большого зонтика,
08:06
so that the proteinбелок only interactsвзаимодействует
with that first good receptorрецептор?
168
474280
3080
чтобы этот белок распознавал
только нужный нам рецептор?
08:10
Doing that would be really difficultсложно
169
478520
1736
Такое было бы очень сложно сделать,
08:12
or impossibleневозможно to do
with the normalнормальный aminoамино- acidsкислоты,
170
480280
2256
или даже невозможно,
с обычными аминокислотами,
08:14
but not with aminoамино- acidsкислоты that are
specificallyконкретно designedпредназначенный for that purposeцель.
171
482560
3440
но не с аминокислотами, специально
созданными для этой цели.
08:20
So gettingполучение our semisyntheticполусинтетические cellsячейки
to actакт as little factoriesзаводы
172
488520
3176
Минифабрики из синтетических клеток,
производящие более эффективные
08:23
to produceпроизводить better proteinбелок drugsнаркотики
173
491720
1496
белковые лекарства, —
08:25
isn't the only potentiallyпотенциально
really interestingинтересно applicationзаявление,
174
493240
2736
не единственное потенциально
интересное их применение,
08:28
because rememberзапомнить, it's the proteinsбелки
that allowпозволять cellsячейки to do what they do.
175
496000
3400
потому что именно белки позволяют
клеткам выполнять их функции.
08:32
So if we have cellsячейки that make
newновый proteinsбелки with newновый functionsфункции,
176
500320
3296
Если клетки производят новые белки
с новыми функциями,
08:35
could we get them to do things
that naturalнатуральный cellsячейки can't do?
177
503640
3576
сможем ли мы заставить их делать то,
чего обычные клетки не умеют?
08:39
For exampleпример, could we developразвивать
semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы
178
507240
2776
Например, можем ли мы разработать
полусинтетические организмы,
08:42
that when injectedвведенный into a personчеловек,
seekискать out cancerрак cellsячейки
179
510040
4136
которые, попадая в тело человека,
искали бы раковые клетки,
08:46
and only when they find them,
secreteвыделять a toxicтоксичный proteinбелок that killsубийств them?
180
514200
3320
и только найдя их, выделяли бы
убивающий их токсин?
08:50
Could we createСоздайте bacteriaбактерии
that eatесть differentдругой kindsвиды of oilмасло,
181
518400
2936
Можем ли мы создать бактерию,
питающуюся нефтью,
08:53
maybe to cleanчистый up an oilмасло spillпроливать?
182
521360
1896
чтобы, например, справиться
с аварийным разливом?
08:55
These are just a coupleпара
of the typesтипы of storiesистории
183
523280
2216
Это лишь пара примеров того,
08:57
that we're going to see if life
with an expandedрасширенный vocabularyзапас слов can tell.
184
525520
3256
какие истории смогут рассказать
формы жизни с новыми буквами в ДНК.
09:00
So, soundsзвуки great, right?
185
528800
1496
Звучит отлично, да?
09:02
InjectingИнъекционное semisyntheticполусинтетические
organismsмикроорганизмы into people,
186
530320
2896
Внедрение полусинтетических
организмов в людей,
09:05
dumpingдемпинг millionsмиллионы and millionsмиллионы of gallonsгаллона
of our bacteriaбактерии into the oceanокеан
187
533240
3376
выброс миллионов литров бактерий в океан
09:08
or out on your favoriteлюбимый beachпляж?
188
536640
1496
или на ваш любимый пляж?
09:10
Oh, wait a minuteминут,
actuallyна самом деле it soundsзвуки really scaryстрашно.
189
538160
2456
Подождите-ка, на самом деле
звучит страшновато.
09:12
This dinosaurдинозавр is really scaryстрашно.
190
540640
2000
Какой страшный динозавр!
09:16
But here'sвот the catchпоймать:
191
544480
1776
Но вот в чём штука:
09:18
our semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы
in orderзаказ to surviveуцелеть,
192
546280
3576
чтобы выжить, наши
полусинтетические организмы
09:21
need to be fedкормили the chemicalхимическая
precursorsпредшественники of X and Y.
193
549880
2920
должны питаться
химическими прекурсорами X и Y.
09:25
X and Y are completelyполностью differentдругой
than anything that existsсуществует in natureприрода.
194
553800
3480
X и Y не похожи ни на что в природе.
09:30
CellsКлетки just don't have them
or the abilityспособность to make them.
195
558160
2600
Их нет в клетках,
клетки не умеют их синтезировать.
09:33
So when we prepareподготовить them,
196
561600
1256
Поэтому, создав их,
09:34
when we growрасти them up
in the controlledконтролируемый environmentОкружающая среда of the labлаборатория,
197
562880
2936
вырастив их в контролируемой
лабораторной среде,
09:37
we can feedкорм them
lots of the unnaturalнеестественный foodпитание.
198
565840
2096
мы накормим их большим количеством
того, чего не существует в природе.
09:39
Then, when we deployразвертывание them
in a personчеловек or out on a beachпляж
199
567960
3336
Затем мы введём их в организм человека
или поместим на пляж,
09:43
where they no longerдольше
have accessдоступ that specialособый foodпитание,
200
571320
2696
где у них не будет доступа к такой пище.
09:46
they can growрасти for a little bitнемного,
they can surviveуцелеть for a little,
201
574040
3096
Какое-то время они будут расти,
оставаться в живых,
09:49
maybe just long enoughдостаточно
to performвыполнять some intendedпредназначена functionфункция,
202
577160
3496
возможно, только на время,
необходимое для выполнения их работы,
09:52
but then they startНачало
to runбег out of the foodпитание.
203
580680
2136
но затем у них закончатся
питательные вещества.
09:54
They startНачало to starveголодать.
204
582840
1336
Они начнут голодать.
09:56
They starveголодать to deathсмерть
and they just disappearисчезать.
205
584200
2120
Они умрут от голода и просто исчезнут.
09:59
So not only could we get life
to tell newновый storiesистории,
206
587480
2416
Формы жизни смогут
рассказывать новые истории,
10:01
we get to tell life when and where
to tell those storiesистории.
207
589920
3000
а мы сможем контролировать,
когда и как они будут их рассказывать.
10:07
At the beginningначало of this talk
I told you that we reportedсообщается in 2014
208
595080
3536
В начале выступления я рассказал,
что в 2014 г. мы объявили
10:10
the creationсоздание of semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы
that storeмагазин more informationИнформация,
209
598640
3216
о создании полусинтетических организмов,
имеющих добавочную информацию,
10:13
X and Y, in theirих DNAДНК.
210
601880
2096
то есть буквы Х и Y, в ДНК.
10:16
But all the motivationsмотивы
that we just talkedговорили about
211
604000
2456
Но все потенциальные применения,
о которых я говорил,
10:18
requireтребовать cellsячейки to use X and Y
to make proteinsбелки,
212
606480
2456
требуют того, чтобы Х и Y создавали белки,
10:20
so we startedначал workingза работой on that.
213
608960
1680
и мы стали над этим работать.
10:23
WithinВ a coupleпара yearsлет, we showedпоказал
that the cellsячейки could take DNAДНК with X and Y
214
611600
3696
За следующие пару лет мы показали,
что клетки с X и Y в ДНК
10:27
and copyкопия it into RNAРНК,
the workingза работой copyкопия of DNAДНК.
215
615320
2840
могут копировать её в РНК —
рабочую копию ДНК.
10:31
And lateпоздно last yearгод,
216
619560
1816
А в конце прошлого года
мы продемонстрировали, что затем они могут
использовать X и Y для создания белков.
10:33
we showedпоказал that they could then
use X and Y to make proteinsбелки.
217
621400
3136
10:36
Here they are, the starsзвезды of the showпоказать,
218
624560
2656
Вот они, наши звёзды,
10:39
the first fully-functionalполнофункциональный
semisyntheticполусинтетические organismsмикроорганизмы.
219
627240
3480
первые полнофункциональные
полусинтетические организмы.
10:43
(ApplauseАплодисменты)
220
631560
4640
(Аплодисменты)
10:50
These cellsячейки are greenзеленый because
they're makingизготовление a proteinбелок that glowsсвечения greenзеленый.
221
638040
3496
Эти клетки зелёного цвета, потому что
синтезируют белок с зелёным свечением.
10:53
It's a prettyСимпатичная famousизвестный proteinбелок,
actuallyна самом деле, from jellyfishмедуза
222
641560
2536
Это довольно известный белок медузы,
10:56
that a lot of people use
in its naturalнатуральный formформа
223
644120
2096
который часто используют
в естественной форме,
10:58
because it's easyлегко to see that you madeсделал it.
224
646240
2040
потому что его легко опознать.
11:01
But withinв everyкаждый one of these proteinsбелки,
225
649280
1896
Но в каждом из этих новых белков
11:03
there's a newновый aminoамино- acidкислота that
naturalнатуральный life can't buildстроить proteinsбелки with.
226
651200
3760
есть новая аминокислота, которая
не используется в белках в природе.
11:09
Everyкаждый livingживой cellклетка, everyкаждый livingживой cellклетка ever,
227
657160
3840
Каждая когда-либо существовавшая
живая клетка,
11:14
has madeсделал everyкаждый one of its proteinsбелки
228
662160
2376
создавала каждый из этих белков
11:16
usingс помощью a four-letterчетыре буквы geneticгенетический alphabetалфавит.
229
664560
2040
с помощью четырёхбуквенного алфавита.
11:19
These cellsячейки are livingживой and growingрост
and makingизготовление proteinбелок
230
667720
4136
Эти же клетки живут, растут
и синтезируют белок
11:23
with a six-letterшестибуквенные alphabetалфавит.
231
671880
1896
из шестибуквенного набора.
11:25
These are a newновый formформа of life.
232
673800
1400
Это новая форма жизни.
11:28
This is a semisyntheticполусинтетические formформа of life.
233
676360
2160
Это полусинтетическя форма жизни.
11:31
So what about the futureбудущее?
234
679840
1776
А что же в будущем?
11:33
My labлаборатория is alreadyуже workingза работой on expandingрасширяющийся
the geneticгенетический alphabetалфавит of other cellsячейки,
235
681640
3576
Моя лаборатория работает
над расширением алфавита других клеток,
11:37
includingв том числе humanчеловек cellsячейки,
236
685240
1216
включая человеческие,
11:38
and we're gettingполучение readyготов to startНачало workingза работой
on more complexсложный organismsмикроорганизмы.
237
686480
3656
и мы готовимся работать
с более сложными организмами.
11:42
Think semisyntheticполусинтетические wormsчерви.
238
690160
1800
Представьте полусинтетических червей.
11:45
The last thing I want to say to you,
239
693360
1736
Последнее, что я вам скажу, —
11:47
the mostбольшинство importantважный thing
that I want to say to you,
240
695120
2416
самое главное —
11:49
is that the time
of semisyntheticполусинтетические life is here.
241
697560
2360
время полусинтетических
форм жизни пришло.
11:52
Thank you.
242
700760
1256
Спасибо.
11:54
(ApplauseАплодисменты)
243
702040
4680
(Аплодисменты)
12:05
ChrisКрис AndersonАндерсон: I mean,
FloydFloyd, this is so remarkableзамечательный.
244
713480
2496
Крис Андерсон: Флойд, это невероятно.
12:08
I just wanted to askпросить you,
245
716000
2736
Я только хотел спросить,
12:10
what are the implicationsпоследствия of your work
246
718760
2496
что ваша работа значит
12:13
for how we should think
about the possibilitiesвозможности for life,
247
721280
3856
в контексте вероятности
существования жизни
12:17
like, in the universeвселенная, elsewhereв другом месте?
248
725160
2256
где-то ещё во Вселенной?
12:19
It just seemsкажется like so much of life,
or so much of our assumptionsдопущения are basedисходя из
249
727440
4136
Кажется, многие наши представления
о жизни базируются на том,
12:23
on the factфакт that of courseкурс,
it's got to be DNAДНК,
250
731600
2856
что она должна иметь ДНК,
12:26
but is the possibilityвозможность spaceпространство
of self-replicatingсамостоятельно тиражирование moleculesмолекулы
251
734480
4256
но возможна ли жизнь в виде
самовоспроизводящихся молекул,
12:30
much biggerбольше than DNAДНК,
even just DNAДНК with sixшесть lettersбуквы?
252
738760
3096
намного крупнее ДНК,
даже ДНК из шести букв?
12:33
FloydFloyd RomesbergRomesberg:
AbsolutelyАбсолютно, I think that's right,
253
741880
2376
Флойд Ромсберг: Несомненно,
я думаю, это так,
12:36
and I think what our work has shownпоказанный,
254
744280
1736
я считаю, наша работа показала,
12:38
as I mentionedупомянутый, is that
there's been always this prejudiceпредубеждение
255
746040
3696
что всегда существовало мнение,
12:41
that sortСортировать of we're perfectидеально,
256
749760
1376
что мы совершенны,
12:43
we're optimalоптимальный, God createdсозданный us this way,
257
751160
2576
оптимальны, созданы по образу божьему,
12:45
evolutionэволюция perfectedусовершенствовал us this way.
258
753760
2096
что нас отшлифовала эволюция.
12:47
We'veУ нас madeсделал moleculesмолекулы that work
right alongsideрядом the naturalнатуральный onesте,,
259
755880
3280
Мы создали молекулы, способные работать
вместе с природными,
12:52
and I think that suggestsпредполагает
that any moleculesмолекулы
260
760440
3216
что означает, что любые молекулы,
12:55
that obeyподчиниться the fundamentalфундаментальный lawsзаконы
of chemistryхимия and physicsфизика
261
763680
2656
подчиняющиеся фундаментальным
законам химии и физики, —
12:58
and you can optimizeоптимизировать them
262
766360
1256
при этом их можно улучшать —
12:59
could do the things that
the naturalнатуральный moleculesмолекулы of life do.
263
767640
2736
могут делать то же,
что и природные молекулы жизни.
13:02
There's nothing magicмагия there.
264
770400
1736
И это не волшебство.
13:04
And I think that it suggestsпредполагает
265
772160
1376
Это может значить,
13:05
that life could evolveэволюционировать
manyмногие differentдругой waysпути,
266
773560
2056
что жизнь способна развиваться по-разному,
13:07
maybe similarаналогичный to us
with other typesтипы of DNAДНК,
267
775640
2856
она может быть похожей на нашу,
но с другими ДНК,
13:10
maybe things withoutбез DNAДНК at all.
268
778520
1720
может, вообще без ДНК.
13:13
CAКалифорния: I mean, in your mindразум,
269
781120
1256
КА: По вашему мнению,
13:14
how bigбольшой mightмог бы that possibilityвозможность spaceпространство be?
270
782400
3336
насколько большим
может быть это разнообразие?
13:17
Do we even know? Are mostбольшинство things going
to look something like a DNAДНК moleculeмолекула,
271
785760
3656
Можем ли мы это даже представить?
Это в основном молекулы ДНК
13:21
or something radicallyрадикально differentдругой
that can still self-reproduceсамостоятельно воспроизводимый
272
789440
2936
или что-то радикально иное,
способное к самовоспроизведению
13:24
and potentiallyпотенциально createСоздайте livingживой organismsмикроорганизмы?
273
792400
1936
и, потенциально, к созданию живого?
13:26
FRFr: My personalличный opinionмнение
is that if we foundнайденный newновый life,
274
794360
2496
ФР: Я лично считаю, что если мы найдём
новые формы жизни,
13:28
we mightмог бы not even recognizeпризнать it.
275
796880
2216
мы можем их даже не узнать как таковые.
13:31
CAКалифорния: So this obsessionнавязчивая идея
with the searchпоиск for Goldilocksлютик золотистый planetsпланеты
276
799120
2936
КА: Значит, эта одержимость планетами,
потенциально пригодными для жизни,
13:34
in exactlyв точку the right placeместо
with waterводы and whateverбез разницы,
277
802080
2416
в нужном месте, с водой и прочим —
13:36
that's a very parochialприходский
assumptionпредположение, perhapsвозможно.
278
804520
2296
возможно, весьма эгоцентрична?
13:38
FRFr: Well, if you want to find someoneкто то
you can talk to, then maybe not,
279
806840
3416
ФР: Возможно и нет, если вы хотите
найти того, с кем можно поговорить,
13:42
but I think that if you're just
looking for any formформа of life,
280
810280
2896
но я считаю, что если вы просто ищете
любую форму жизни,
13:45
I think that's right, I think that you're
looking for life underпод the lightлегкий postпосле.
281
813200
3896
вы правы, думаю, мы ищем
в слишком очевидных местах.
13:49
CAКалифорния: Thank you for bogglingboggling all our mindsумов.
Thank so much, FloydFloyd.
282
817120
3336
КА: Спасибо за то, что поразили
наше воображение! Спасибо, Флойд!
13:52
(ApplauseАплодисменты)
283
820480
2640
(Аплодисменты)
Translated by Anna Kotova
Reviewed by Yulia Kallistratova

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com