Είμαστε εδώ σήμερα για να ανακοινώσουμε το πρώτο συνθετικό κύτταρο, ένα κύτταρο που φτιάχτηκε ξεκινώντας με τον ψηφιακό κώδικα στον υπολογιστή, κατασκευάζοντας το χρωμόσωμα από τέσσερα μπουκάλια με χημικές ουσίες, συναρμολογώντας αυτό το χρωμόσωμα μέσα σε ζύμη, μεταμοσχεύοντάς το μέσα σε ένα βακτηριακό κύτταρο-δέκτη και μετατρέποντας αυτό το κύτταρο σε ένα νέο βακτηριακό είδος. Επομένως αυτό είναι το πρώτο αυτο-αντιγραφόμενο είδος που έχουμε στον πλανήτη του οποίου γονέας είναι ένας υπολογιστής. Είναι επίσης το πρώτο είδος που έχει τη δική του ιστοσελίδα κωδικοποιημένη στο γενετικό του κώδικα. Αλλά θα πούμε περισσότερα για τα υδατογραφήματα σε λίγο.
We're here today to announce the first synthetic cell, a cell made by starting with the digital code in the computer, building the chromosome from four bottles of chemicals, assembling that chromosome in yeast, transplanting it into a recipient bacterial cell and transforming that cell into a new bacterial species. So this is the first self-replicating species that we've had on the planet whose parent is a computer. It also is the first species to have its own website encoded in its genetic code. But we'll talk more about the watermarks in a minute.
Αυτό είναι ένα σχέδιο που είχε το ξεκίνημά του πριν 15 χρόνια όταν η τότε ομάδα μας-- το ινστιτούτο λεγόταν TIGR [The Insitute for Genomic Research] -- ασχολείτο με τον προσδιορισμό της αλληλουχίας των δυο πρώτων γονιδιωμάτων στην ιστορία. Κάναμε το Haemophilus influenzae και έπειτα το μικρότερο γονιδίωμα ενός αυτο-αντιγραφόμενου οργανισμού, αυτό του Mycoplasma genitalium. Και μόλις είχαμε αυτές τις δυο αλληλουχίες, σκεφτήκαμε, αν αυτό θεωρείται το μικρότερο γονιδίωμα αυτο-αντιγραφόμενου είδους θα μπορούσε να υπάρχει ένα ακόμα μικρότερο γονιδίωμα; Θα μπορούσαμε να κατανοήσουμε τη βάση της κυτταρικής ζωής στο γενετικό επίπεδο; Πρόκειται για μια δεκαπενταετή αναζήτηση απλά για να φτάσουμε στην αφετηρία τώρα, να μπορούμε να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις. Επειδή είναι πολύ δύσκολο να απαλείψεις πολλαπλά γονίδια από ένα κύτταρο, μπορείς να το κάνεις μόνο για ένα κάθε φορά. Αποφασίσαμε από νωρίς ότι έπρεπε να ακολουθήσουμε μια συνθετική οδό, αν και κανένας δεν το είχε κάνει πριν, για να δούμε αν θα μπορούσαμε να συνθέσουμε ένα βακτηριακό χρωμόσωμα, έτσι ώστε να μπορούσαμε στην πραγματικότητα να τροποποιούμε το γονιδιακό περιεχόμενο για να κατανοήσουμε τα απαραίτητα γονίδια για τη ζωή. Αυτό αποτέλεσε την αρχή της δεκαπενταετούς μας αναζήτησης για να φτάσουμε εδώ.
This is a project that had its inception 15 years ago when our team then -- we called the institute TIGR -- was involved in sequencing the first two genomes in history. We did Haemophilus influenzae and then the smallest genome of a self-replicating organism, that of Mycoplasma genitalium. And as soon as we had these two sequences we thought, if this is supposed to be the smallest genome of a self-replicating species, could there be even a smaller genome? Could we understand the basis of cellular life at the genetic level? It's been a 15-year quest just to get to the starting point now to be able to answer those questions, because it's very difficult to eliminate multiple genes from a cell. You can only do them one at a time. We decided early on that we had to take a synthetic route, even though nobody had been there before, to see if we could synthesize a bacterial chromosome so we could actually vary the gene content to understand the essential genes for life. That started our 15-year quest to get here.
Πριν κάνουμε τα πρώτα πειράματα, στην πραγματικότητα ζητήσαμε από την ομάδα του Αρτ Κάπλαν, τότε στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνιας, να αναλάβει μια ανασκόπηση για το τι κίνδυνοι, προκλήσεις, δεοντολογικά θέματα σχετικά με τη δημιουργία νέων ειδών στο εργαστήριο υπήρχαν διότι αυτό δεν είχε γίνει πριν. Πέρασαν περίπου δυο χρόνια εξετάζοντάς τα ανεξάρτητα και δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο Science το 1999. Ο Χαμ και εγώ διακόψαμε για δυο χρόνια για ένα δευτερεύον σχέδιο προσδιορισμού της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος, αλλά αμέσως μόλις αυτό τελείωσε, επιστρέψαμε στο έργο που είχαμε αναλάβει.
But before we did the first experiments, we actually asked Art Caplan's team at the University of Pennsylvania to undertake a review of what the risks, the challenges, the ethics around creating new species in the laboratory were because it hadn't been done before. They spent about two years reviewing that independently and published their results in Science in 1999. Ham and I took two years off as a side project to sequence the human genome, but as soon as that was done we got back to the task at hand.
Το 2002, ιδρύσαμε ένα νέο ινστιτούτο, το Ινστιτούτο για τις Βιολογικές Ενεργειακές Εναλλακτικές, όπου θέσαμε δυο στόχους. Πρώτον, να κατανοήσουμε την επίπτωση της τεχνολογίας μας στο περιβάλλον, και πώς να κατανοήσουμε καλύτερα το περιβάλλον. Και δεύτερον, να ξεκινήσουμε αυτή τη διαδικασία της δημιουργίας συνθετικής ζωής για να κατανοήσουμε τη βασική ζωή. Το 2003, δημοσιεύσαμε την πρώτη μας επιτυχία. Έτσι ο Χαμ Σμιθ και ο Κλάιντ Χάτσισον ανέπτυξαν κάποιες νέες μεθόδους δημιουργίας DNA χωρίς λάθη σε μικρή κλίμακα. Το πρώτο μας έργο ήταν ένας βακτηριοφάγος με κώδικα 5000 γραμμάτων, ένας ιός που προσβάλει μόνο την Ε. coli. Έτσι αυτός ήταν ο φάγος φ X 174, που επιλέχθηκε για ιστορικούς λόγους. Ήταν ο πρώτος DNA φάγος, DNA ιός, DNA γονιδίωμα του οποίου πράγματι προσδιορίστηκε η αλληλουχία. Έτσι μόλις συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούσαμε να φτιάξουμε τμήματα 5.000 ζευγών βάσεων σε μέγεθος ιού, σκεφτήκαμε, [ότι] τουλάχιστον είχαμε τα μέσα τότε για να προσπαθήσουμε και να κατασκευάσουμε μια σειρά πολλών τέτοιων τμημάτων, ώστε να μπορέσουμε τελικά να τα συναρμολογήσουμε για να κατασκευάσουμε αυτό το χρωμόσωμα μεγαβάσεων. Επομένως, σημαντικά μεγαλύτερο από ό,τι αρχικά σκεφτήκαμε πως θα μπορούσαμε να επιδιώξουμε.
In 2002, we started a new institute, the Institute for Biological Energy Alternatives, where we set out two goals: One, to understand the impact of our technology on the environment, and how to understand the environment better, and two, to start down this process of making synthetic life to understand basic life. In 2003, we published our first success. So Ham Smith and Clyde Hutchison developed some new methods for making error-free DNA at a small level. Our first task was a 5,000-letter code bacteriophage, a virus that attacks only E. coli. So that was the phage phi X 174, which was chosen for historical reasons. It was the first DNA phage, DNA virus, DNA genome that was actually sequenced. So once we realized that we could make 5,000-base pair viral-sized pieces, we thought, we at least have the means then to try and make serially lots of these pieces to be able to eventually assemble them together to make this mega base chromosome. So, substantially larger than we even thought we would go initially.
Λοιπόν, υπήρχαν αρκετά βήματα για να γίνει αυτό. Υπήρχαν δυο πλευρές. Έπρεπε να επιλύσουμε τη χημεία της κατασκευής μεγάλων μορίων DNA, και έπρεπε να επιλύσουμε τη βιολογική πλευρά του πώς, αν είχαμε αυτή τη νέα χημική οντότητα, πώς θα την εκκινούσαμε, θα την ενεργοποιούσαμε, σε ένα κύτταρο-δέκτη. Έτσι είχαμε δυο ομάδες που δούλευαν παράλληλα, μια ομάδα πάνω στη χημεία, και η άλλη πάνω στην προσπάθεια να μπορέσουμε να μεταμοσχεύσουμε ολόκληρα χρωμοσώματα για να πάρουμε νέα κύτταρα. Όταν το ξεκινήσαμε, νομίζαμε ότι η σύνθεση θα ήταν το μεγαλύτερο πρόβλημα, και γι' αυτό επιλέξαμε το μικρότερο γονιδίωμα.
There were several steps to this. There were two sides: We had to solve the chemistry for making large DNA molecules, and we had to solve the biological side of how, if we had this new chemical entity, how would we boot it up, activate it in a recipient cell. We had two teams working in parallel: one team on the chemistry, and the other on trying to be able to transplant entire chromosomes to get new cells. When we started this out, we thought the synthesis would be the biggest problem, which is why we chose the smallest genome.
Και κάποιοι από εσάς έχουν παρατηρήσει ότι στραφήκαμε από το μικρότερο γονιδίωμα σε ένα πολύ μεγαλύτερο. Και μπορούμε να δούμε τους λόγους γι' αυτό, αλλά βασικά, το μικρό κύτταρο χρειάστηκε χρόνο της τάξης των ένα με δυο μηνών για να δώσει αποτελέσματα, ενώ το μεγαλύτερο, γρηγορότερα πολλαπλασιαζόμενο κύτταρο χρειάζεται μόνο δυο μέρες. Έτσι υπήρχαν μόνο τόσοι κύκλοι που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε σε ένα χρόνο, με έξι εβδομάδες ανά κύκλο. Και θα έπρεπε να ξέρετε ότι, βασικά, 99, πιθανώς περισσότερο του 99% των πειραμάτων μας απέτυχαν. Έτσι αυτό ήταν ένα σενάριο επιδιορθώσεων, επίλυσης προβλημάτων από την αρχή διότι δεν υπήρχε καμία συνταγή για το πώς να το κάνουμε.
And some of you have noticed that we switched from the smallest genome to a much larger one. And we can walk through the reasons for that, but basically the small cell took on the order of one to two months to get results from, whereas the larger, faster-growing cell takes only two days. So there's only so many cycles we could go through in a year at six weeks per cycle. And you should know that basically 99, probably 99 percent plus of our experiments failed. So this was a debugging, problem-solving scenario from the beginning because there was no recipe of how to get there.
Επομένως, μια από τις σημαντικότερες δημοσιεύσεις μας ήταν το 2007. Η Κάρολ Λαρτίγκ ηγήθηκε της προσπάθειας ώστε πράγματι να μεταμοσχευθεί ένα βακτηριακό χρωμόσωμα από ένα βακτήριο σε ένα άλλο. Νομίζω, φιλοσοφικά, ότι αυτή ήταν μια από τις πιο σημαντικές εργασίες που έχουμε κάνει ποτέ διότι έδειξε πόσο δυναμική ήταν η ζωή. Και ξέραμε, από τη στιγμή που δούλεψε, ότι πράγματι είχαμε μια ευκαιρία, αν μπορούσαμε να φτιάξουμε τα συνθετικά χρωμοσώματα να κάνουμε το ίδιο με εκείνα. Δεν ξέραμε ότι επρόκειτο να μας πάρει αρκετά χρόνια παραπάνω για να το πετύχουμε.
So, one of the most important publications we had was in 2007. Carole Lartigue led the effort to actually transplant a bacterial chromosome from one bacteria to another. I think philosophically, that was one of the most important papers that we've ever done because it showed how dynamic life was. And we knew, once that worked, that we actually had a chance if we could make the synthetic chromosomes to do the same with those. We didn't know that it was going to take us several years more to get there.
Το 2008, ανακοινώσαμε την πλήρη σύνθεση του γονιδιώματος του Mycoplasma genitalium, λίγο πάνω από 500.000 γράμματα γενετικού κώδικα, αλλά δεν είχαμε ακόμα επιτύχει να εκκινήσουμε εκείνο το χρωμόσωμα. Νομίζουμε, εν μέρει, εξ αιτίας της αργής του αύξησης, και εκτός αυτού, τα κύτταρα έχουν κάθε είδους μοναδικών αμυντικών μηχανισμών για να εμποδίζουν αυτά τα συμβάντα. Αποδείχτηκε ότι το κύτταρο μέσα στο οποίο προσπαθούσαμε να μεταμοσχεύσουμε είχε μια νουκλεάση, ένα ένζυμο που μασά το DNA στην επιφάνειά του και έτρωγε με ευχαρίστηση το συνθετικό DNA που του δώσαμε και ποτέ δεν είχαμε μεταμοσχεύσεις. Αλλά εκείνο τον καιρό, αυτό ήταν το μεγαλύτερο μόριο με καθορισμένη δομή που είχε κατασκευαστεί.
In 2008, we reported the complete synthesis of the Mycoplasma genitalium genome, a little over 500,000 letters of genetic code, but we have not yet succeeded in booting up that chromosome. We think in part, because of its slow growth and, in part, cells have all kinds of unique defense mechanisms to keep these events from happening. It turned out the cell that we were trying to transplant into had a nuclease, an enzyme that chews up DNA on its surface, and was happy to eat the synthetic DNA that we gave it and never got transplantations. But at the time, that was the largest molecule of a defined structure that had been made.
Και έτσι οι δυο ομάδες προχωρούσαν αλλά μέρος της σύνθεσης έπρεπε να ολοκληρωθεί ή μπορούσε να ολοκληρωθεί, με τη χρήση ζύμης, με την τοποθέτηση των θραυσμάτων στη ζύμη, και η ζύμη θα τα συναρμολογούσε για μας. Ήταν ένα εκπληκτικό βήμα εμπρός, αλλά είχαμε ένα πρόβλημα διότι τώρα είχαμε τα βακτηριακά χρωμοσώματα να αυξάνονται μέσα στη ζύμη. Έτσι επιπροσθέτως με το να κάνουμε τη μεταμόσχευση, έπρεπε να βρούμε πως να βγάλουμε το βακτηριακό χρωμόσωμα από την ευκαρυωτική ζύμη, σε μορφή που θα μπορούσαμε να το μεταμοσχεύσουμε σε ένα κύτταρο-δέκτη.
And so both sides were progressing, but part of the synthesis had to be accomplished or was able to be accomplished using yeast, putting the fragments in yeast and yeast would assemble these for us. It's an amazing step forward, but we had a problem because now we had the bacterial chromosomes growing in yeast. So in addition to doing the transplant, we had to find out how to get a bacterial chromosome out of the eukaryotic yeast into a form where we could transplant it into a recipient cell.
Έτσι η ομάδα μας ανέπτυξε νέες τεχνικές για την αύξηση, την κλωνοποίηση ολόκληρου του βακτηριακού χρωμοσώματος στη ζύμη. Έτσι πήραμε το γονιδίωμα του ίδιου μυκοειδούς που είχε αρχικά μεταμοσχεύσει η Κάρολ, και το αναπτύξαμε στη ζύμη ως ένα τεχνητό χρωμόσωμα. Και σκεφτήκαμε ότι αυτό θα ήταν ένα σπουδαίο περιβάλλον προσομοίωσης για να μάθουμε πώς να βγάζουμε χρωμοσώματα από τη ζύμη και να τα μεταμοσχεύουμε. Όταν κάναμε αυτά τα πειράματα, όμως, μπορούσαμε να βγάλουμε το χρωμόσωμα από τη ζύμη αλλά δεν μεταμοσχευόταν και δεν εκκινούσε ένα κύτταρο. Αυτό το μικρό ζήτημα πήρε στην ομάδα δυο χρόνια για να το λύσει.
So our team developed new techniques for actually growing, cloning entire bacterial chromosomes in yeast. So we took the same mycoides genome that Carole had initially transplanted, and we grew that in yeast as an artificial chromosome. And we thought this would be a great test bed for learning how to get chromosomes out of yeast and transplant them. When we did these experiments, though, we could get the chromosome out of yeast but it wouldn't transplant and boot up a cell. That little issue took the team two years to solve.
Όπως αποδείχθηκε, το DNA στο βακτηριακό κύτταρο ήταν στην πραγματικότητα μεθυλιωμένο, και η μεθυλίωση το προστατεύει από το περιοριστικό ένζυμο, από την πέψη του DNA. Έτσι αυτό που βρήκαμε είναι, [ότι] αν βγάζαμε το χρωμόσωμα από τη ζύμη και το μεθυλιώναμε μπορούσαμε έπειτα να το μεταμοσχεύσουμε. Επιπλέον πρόοδοι έγιναν όταν η ομάδα απομάκρυνε τα γονίδια του περιοριστικού ενζύμου από το κύτταρο δέκτη του capricolum. Και, αφού το κάναμε, τώρα μπορούμε να βγάλουμε γυμνό DNA από τη ζύμη και να το μεταμοσχεύσουμε.
It turns out, the DNA in the bacterial cell was actually methylated, and the methylation protects it from the restriction enzyme, from digesting the DNA. So what we found is if we took the chromosome out of yeast and methylated it, we could then transplant it. Further advances came when the team removed the restriction enzyme genes from the recipient capricolum cell. And once we had done that, now we can take naked DNA out of yeast and transplant it.
Έτσι, το περασμένο φθινόπωρο, όταν δημοσιεύσαμε τα αποτελέσματα εκείνης της δουλειάς στο "Science", ήμασταν όλοι απόλυτα πεπεισμένοι και ήμασταν σίγουροι ότι ήμασταν μόνο λίγες εβδομάδες μακριά από το να μπορέσουμε τώρα να εκκινήσουμε ένα χρωμόσωμα έξω από τη ζύμη. Λόγω των προβλημάτων με το Mycoplasma genitalium και της αργής του αύξησης, πριν από περίπου ενάμιση χρόνο, αποφασίσαμε να συνθέσουμε το πολύ μεγαλύτερο χρωμόσωμα, το χρωμόσωμα του μυκοειδούς, γνωρίζοντας ότι είχαμε τη βιολογία λυμένη πάνω σε αυτό για τη μεταμόσχευση. Και ο Νταν ηγήθηκε της ομάδας για τη σύνθεση αυτού του χρωμοσώματος με τα περισσότερο από ένα εκατομμύριο ζεύγη βάσεων. Αλλά αποδείχτηκε ότι δεν επρόκειτο να είναι τόσο απλό τελικά. Και αυτό μας πήγε πίσω τρεις μήνες διότι είχαμε ένα λάθος σε μια από τις πάνω από ένα εκατομμύριο βάσεις σε αυτή την αλληλουχία.
So last fall when we published the results of that work in Science, we all became overconfident and were sure we were only a few weeks away from being able to now boot up a chromosome out of yeast. Because of the problems with Mycoplasma genitalium and its slow growth about a year and a half ago, we decided to synthesize the much larger chromosome, the mycoides chromosome, knowing that we had the biology worked out on that for transplantation. And Dan led the team for the synthesis of this over one-million-base pair chromosome. But it turned out it wasn't going to be as simple in the end, and it set us back three months because we had one error out of over a million base pairs in that sequence.
Έτσι η ομάδα ανέπτυξε νέο λογισμικό επιδιόρθωσης, όπου μπορούσαμε να ελέγξουμε κάθε συνθετικό θραύσμα για να δούμε αν θα αυξανόταν σε ένα περιβάλλον από DNA άγριου τύπου. Και βρήκαμε ότι 10 από τα 11 κομμάτια των 100.000 ζευγών βάσεων που συνθέσαμε ήταν απολύτως ακριβή και συμβατά με μια αλληλουχία που δίνει ζωή. Το περιορίσαμε στο ένα θραύσμα. Προσδιορίσαμε την αλληλουχία του και βρήκαμε ότι μόλις ένα ζεύγος βάσεων είχε διαγραφεί σε ένα βασικό γονίδιο. Έτσι η ακρίβεια είναι απαραίτητη. Υπάρχουν μέρη του γονιδιώματος όπου δεν μπορεί να γίνει ανεκτό ούτε ένα λάθος, και έπειτα υπάρχουν μέρη του γονιδιώματος όπου μπορούμε να εισάγουμε μεγάλα κομμάτια DNA, όπως κάναμε με τα υδατογραφήματα και μπορούν να γίνουν ανεκτά λάθη κάθε είδους. Έτσι πήρε περίπου τρεις μήνες για να βρούμε εκείνο το λάθος και να το διορθώσουμε. Και τότε, νωρίς ένα πρωί, στις 6 π.μ., πήραμε ένα μήνυμα από τον Νταν που έλεγε ότι, τώρα, οι πρώτες μπλε αποικίες υπήρχαν.
So the team developed new debugging software, where we could test each synthetic fragment to see if it would grow in a background of wild type DNA. And we found that 10 out of the 11 100,000-base pair pieces we synthesized were completely accurate and compatible with a life-forming sequence. We narrowed it down to one fragment; we sequenced it and found just one base pair had been deleted in an essential gene. So accuracy is essential. There's parts of the genome where it cannot tolerate even a single error, and then there's parts of the genome where we can put in large blocks of DNA, as we did with the watermarks, and it can tolerate all kinds of errors. So it took about three months to find that error and repair it. And then early one morning, at 6 a.m. we got a text from Dan saying that, now, the first blue colonies existed.
Λοιπόν, ήταν μια μακριά διαδομή για να φτάσουμε εδώ -- 15 χρόνια από το ξεκίνημα. Αισθανθήκαμε, ότι ένα από τα δόγματα αυτού του τομέα ήταν να σιγουρευτούμε απόλυτα ότι μπορούσαμε να ξεχωρίσουμε το συνθετικό DNA από το φυσικό DNA. Αρχικά, όταν δουλεύεις σε μια νέα περιοχή της επιστήμης, πρέπει να σκέφτεσαι όλους τους κρυφούς κινδύνους και τα πράγματα που θα μπορούσαν να σε οδηγήσουν στο να πιστέψεις ότι είχες κάνει κάτι όταν δεν είχες, και, ακόμα χειρότερα, να οδηγήσει άλλους στο να το πιστέψουν. Έτσι, σκεφτήκαμε [ότι] το χειρότερο πρόβλημα θα ήταν μια μόλυνση ενός μορίου του αρχικού χρωμοσώματος, που θα μας οδηγούσε στο να πιστέψουμε ότι είχαμε πράγματι δημιουργήσει ένα συνθετικό κύτταρο, όταν θα ήταν απλώς μια μόλυνση.
So, it's been a long route to get here: 15 years from the beginning. We felt one of the tenets of this field was to make absolutely certain we could distinguish synthetic DNA from natural DNA. Early on, when you're working in a new area of science, you have to think about all the pitfalls and things that could lead you to believe that you had done something when you hadn't, and, even worse, leading others to believe it. So, we thought the worst problem would be a single molecule contamination of the native chromosome, leading us to believe that we actually had created a synthetic cell, when it would have been just a contaminant.
Έτσι από νωρίς, αναπτύξαμε την ιδέα της εισαγωγής υδατογραφημάτων στο DNA για να καταστήσουμε απολύτως σαφές ότι το DNA ήταν συνθετικό. Και το πρώτο χρωμόσωμα που κατασκεύσαμε, το 2008, αυτό με τα 500.000 ζεύγη βάσεων, απλώς βάλαμε τα ονόματα των δημιουργών του χρωμοσώματος στο γενετικό κώδικα. Αλλά αυτός χρησιμοποιούσε μόνο μεταφράσεις μοναδικών γραμμάτων για τα αμινοξέα, γεγονός που αφήνει εκτός κάποια γράμματα του αλφαβήτου. Έτσι η ομάδα στην πραγματικότητα ανέπτυξε ένα νέο κώδικα μέσα στον κώδικα μέσα στον κώδικα. Έτσι είναι ένας νέος κώδικας για να ερμηνεύεις και να γράφεις μηνύματα στο DNA. Λοιπόν, οι μαθηματικοί κρύβουν και γράφουν μηνύματα μέσα στο γενετικό κώδικα εδώ και πολύ καιρό, αλλά είναι σαφές ότι αυτοί ήταν μαθηματικοί και όχι βιολόγοι διότι, αν γράφεις μεγάλα μηνύματα με τον κώδικα που ανέπτυξαν οι μαθηματικοί, αυτό θα ήταν περισσότερο από πιθανό ότι θα οδηγούσε στη σύνθεση νέων πρωτεϊνών με άγνωστες λειτουργίες.
So early on, we developed the notion of putting in watermarks in the DNA to absolutely make clear that the DNA was synthetic. And the first chromosome we built in 2008 -- the 500,000-base pair one -- we simply assigned the names of the authors of the chromosome into the genetic code, but it was using just amino acid single letter translations, which leaves out certain letters of the alphabet. So the team actually developed a new code within the code within the code. So it's a new code for interpreting and writing messages in DNA. Now, mathematicians have been hiding and writing messages in the genetic code for a long time, but it's clear they were mathematicians and not biologists because, if you write long messages with the code that the mathematicians developed, it would more than likely lead to new proteins being synthesized with unknown functions.
Έτσι ο κώδικας που ανέπτυξε ο Μάικ Μόνταγκιου και η ομάδα του στην πραγματικότητα τοποθετεί συχνά κωδικόνια λήξης. Έτσι είναι ένα διαφορετικό αλφάβητο, αλλά μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε όλο το Αγγλικό αλφάβητο με σημεία στίξης και αριθμούς Λοιπόν, υπάρχουν τέσσερα κύρια υδατογραφήματα πάνω σε 1000 ζεύγη βάσεων γενετικού κώδικα. Το πρώτο στην πραγματικότητα περιέχει μέσα του αυτόν τον κώδικα για την ερμηνεία του υπόλοιπου γενετικού κώδικα. Έτσι στην υπόλοιπη πληροφορία, στα υδατογραφήματα περιέχονται τα ονόματα των, νομίζω είναι, 46 διαφορετικών δημιουργών και βασικών συντελεστών που έφεραν το σχέδιο σε αυτό το στάδιο. Και επίσης κατασκευάσαμε μια διεύθυνση ιστοσελίδας, έτσι ώστε αν κάποιος αποκωδικοποιήσει τον κώδικα μέσα στον κώδικα μέσα στον κώδικα, μπορεί να στείλει ένα ηλεκτρονικό μήνυμα σε εκείνη τη διεύθυνση. Έτσι μπορεί να διακριθεί σαφώς από κάθε άλλο είδος, με το να έχει 46 ονόματα μέσα του, τη δική του διαδικτυακή διεύθυνση. Και προσθέσαμε τρία ρητά διότι, με το πρώτο γονιδίωμα, δεχτήκαμε κριτική πως δεν προσπαθήσαμε να πούμε κάτι πιο βαθυστόχαστο από το απλά να υπογράψουμε τη δουλειά.
So the code that Mike Montague and the team developed actually puts frequent stop codons, so it's a different alphabet but allows us to use the entire English alphabet with punctuation and numbers. So, there are four major watermarks all over 1,000 base pairs of genetic code. The first one actually contains within it this code for interpreting the rest of the genetic code. So in the remaining information, in the watermarks, contain the names of, I think it's 46 different authors and key contributors to getting the project to this stage. And we also built in a website address so that if somebody decodes the code within the code within the code, they can send an email to that address. So it's clearly distinguishable from any other species, having 46 names in it, its own web address. And we added three quotations, because with the first genome we were criticized for not trying to say something more profound than just signing the work.
Έτσι δε θα δώσουμε το υπόλοιπο του κώδικα αλλά θα δώσουμε τα τρία ρητά. Έτσι το πρώτο είναι, "Να ζεις, να σφάλλεις, να πέφτεις, να θριαμβεύεις, και να ξαναδημιουργείς ζωή από τη ζωή." Είναι ένα ρητό του Τζέιμς Τζόις. Το δεύτερο ρητό είναι, "Δες τα πράγματα, όχι όπως είναι, αλλά όπως μπορούσαν να είναι." Έτσι είναι ένα ρητό από το "Αμερικανός Προμηθέας" βιβλίο για τον Ρόμπερτ Οπενχάιμερ. Και το τελευταίο είναι ένα ρητό του Ρίτσαρντ Φάινμαν. "Ό,τι δεν μπορώ να κατασκεύασω, δεν μπορώ να το κατανοήσω." Λοιπόν, επειδή αυτό είναι τόσο ένα φιλοσοφικό επίτευγμα όσο και ένα τεχνολογικό επίτευγμα στην επιστήμη, προσπαθήσαμε να ασχοληθούμε και με τη φιλοσοφική και με την τεχνική πλευρά.
So we won't give the rest of the code, but we will give the three quotations. The first is, "To live, to err, to fall, to triumph and to recreate life out of life." It's a James Joyce quote. The second quotation is, "See things not as they are, but as they might be." It's a quote from the "American Prometheus" book on Robert Oppenheimer. And the last one is a Richard Feynman quote: "What I cannot build, I cannot understand." So, because this is as much a philosophical advance as a technical advance in science, we tried to deal with both the philosophical and the technical side.
Το τελευταίο πράγμα που θέλω να πω πριν δεχτώ ερωτήσεις είναι ότι η εκτενής δουλειά που έχουμε κάνει, ζητώντας δεοντολική ανασκόπηση, προωθώντας τις διαδικασίες τόσο προς εκείνη την πλευρά όπως και την τεχνική πλευρά, έχει συζητηθεί ευρέως στην επιστημονική κοινότητα, στην πολιτική κοινότητα και στα υψηλότερα επίπεδα της ομοσπονδιακής κυβέρνησης. Ακόμα και με αυτή την ανακοίνωση, όπως κάναμε το 2003 -- εκείνη η δουλειά χρηματοδοτήθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας -- έτσι η δουλειά ελέγχθηκε στο επίπεδο του Λευκού Οίκου, σε μια προσπάθεια να αποφασιστεί αν η δουλειά θα ήταν απόρρητη ή θα δημοσιευόταν. Και κατέληξαν υπέρ της ανοιχτής δημοσίευσης που είναι η σωστή προσέγγιση. Έχουμε ενημερώσει το Λευκό Οίκο. Έχουμε ενημερώσει μέλη του Κονγκρέσου. Έχουμε προσπαθήσει να αντιμετωπίσουμε και να προωθήσουμε τα πολιτικά ζητήματα παράλληλα με τις επιστημονικές ανακαλύψεις.
The last thing I want to say before turning it over to questions is that the extensive work that we've done -- asking for ethical review, pushing the envelope on that side as well as the technical side -- this has been broadly discussed in the scientific community, in the policy community and at the highest levels of the federal government. Even with this announcement, as we did in 2003 -- that work was funded by the Department of Energy, so the work was reviewed at the level of the White House, trying to decide whether to classify the work or publish it. And they came down on the side of open publication, which is the right approach -- we've briefed the White House, we've briefed members of Congress, we've tried to take and push the policy issues in parallel with the scientific advances.
Έτσι με αυτό, θα ήθελα να δώσω πρώτα τη δυνατότητα για ερωτήσεις. Ναι, στο πίσω μέρος.
So with that, I would like to open it first to the floor for questions. Yes, in the back.
Δημοσιογράφος: Θα μπορούσατε να εξηγήσετε σε απλή γλώσσα πόσο σημαντική καινοτομία είναι αυτή παρακαλώ;
Reporter: Could you explain, in layman's terms, how significant a breakthrough this is please?
Κρεγκ Βέντερ: Αν μπορούμε να εξηγήσουμε πόσο σημαντικό είναι αυτό; Δεν είμαι σίγουρος ότι εμείς είμαστε αυτοί που θα έπρεπε να εξηγούν πόσο σημαντικό είναι. Είναι σημαντικό για εμάς. Ίσως είναι μια γιγάντια φιλοσοφική αλλαγή στο πως βλέπουμε τη ζωή. Εμείς πράγματι τη βλέπουμε ως ένα μικρό βήμα από την άποψη ότι μας πήρε 15 χρόνια για να μπορούμε τώρα να κάνουμε το πείραμα που θέλαμε να κάνουμε 15 χρόνια πριν πάνω στην κατανόηση της ζωής στο βασικό της επίπεδο. Αλλά πράγματι πιστεύουμε αυτό πρόκειται να είναι ένα πολύ ισχυρό σύνολο εργαλείων. Και ήδη αρχίζουμε με πολλούς τρόπους να χρησιμοποιούμε αυτό το εργαλείο.
Craig Venter: Can we explain how significant this is? I'm not sure we're the ones that should be explaining how significant it is. It's significant to us. Perhaps it's a giant philosophical change in how we view life. We actually view it as a baby step in terms of, it's taken us 15 years to be able to do the experiment we wanted to do 15 years ago on understanding life at its basic level. But we actually believe this is going to be a very powerful set of tools and we're already starting in numerous avenues to use this tool.
Έχουμε στο Ινστιτούτο, τρέχουσα χρηματοδότηση, τώρα από το ΝΙΗ [National Institutes for Health] σε ένα πρόγραμμα με τη Novartis για να δοκιμάσουμε και να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα νέα εργαλεία συνθετικού DNA για να κατασκευάσουμε ίσως το αντιγριππικό εμβόλιο που μπορεί να πάρετε την επόμενη χρονιά. Διότι, αντί να χρειάζονται εβδομάδες ή μήνες για να τα κατασκευάσεις, η ομάδα του Νταν μπορεί τώρα να φτιάξει σε λιγότερο από 24 ώρες. Έτσι όταν δείτε πόσο χρόνο πήρε για να παραχθεί το εμβόλιο για τον Η1Ν1, νομίζουμε ότι μπορούμε να συντομεύσουμε αυτή τη διαδιδασία αρκετά σημαντικά, Στον τομέα των εμβολίων, η Synthetic Genomics και το Ινστιτούτο δημιουργούν μια νέα εταιρία εμβολίων επειδή πιστεύουμε ότι αυτά τα εργαλεία μπορούν να οδηγήσουν σε εμβόλια για ασθένειες για τις οποίες δεν είναι δυνατόν μέχρι σήμερα, περιπτώσεις όπου οι ιοί εξελίσσονται γρήγορα, όπως συμβαίνει με το ρινοϊό. Δε θα ήταν καλό να έχουμε κάτι που πράγματι μπλοκάρει τα κοινά κρυολογήματα; Ή, πιο σημαντικά, τον ΗΙV, όπου ο ιός εξελίσσεται πολύ γρήγορα, που τα εμβόλια που φτιάχνονται σήμερα δεν μπορούν να ακολουθήσουν αυτές τις εξελικτικές αλλαγές.
We have, at the Institute, ongoing funding now from NIH in a program with Novartis to try and use these new synthetic DNA tools to perhaps make the flu vaccine that you might get next year. Because instead of taking weeks to months to make these, Dan's team can now make these in less than 24 hours. So when you see how long it took to get an H1N1 vaccine out, we think we can shorten that process quite substantially. In the vaccine area, Synthetic Genomics and the Institute are forming a new vaccine company because we think these tools can affect vaccines to diseases that haven't been possible to date, things where the viruses rapidly evolve, such with rhinovirus. Wouldn't it be nice to have something that actually blocked common colds? Or, more importantly, HIV, where the virus evolves so quickly the vaccines that are made today can't keep up with those evolutionary changes.
Επίσης, στη Synthetic Genomics, δουλεύουμε πάνω σε σημαντικά περιβαλλοντικά ζητήματα. Νομίζω ότι αυτή η τελευταία πετρελαιοκηλίδα στον Κόλπο είναι μια υπενθύμιση. Δεν μπορούμε να δούμε το CO2, βασιζόμαστε σε επιστημονικές μετρήσεις για αυτό, και βλέπουμε τα αρχικά αποτελέσματα του να έχουμε πάρα πολύ από αυτό. Αλλά μπορούμε να δούμε το προ-CO2 τώρα να επιπλέει στα νερά και να ρυπαίνει τις παραλίες του Κόλπου. Χρειαζόμαστε κάποιες εναλλακτικές για το πετρέλαιο. Έχουμε ένα πρόγραμμα με την Exxon Mobile για να δοκιμάσουμε και να αναπτύξουμε νέα στελέχη φυκών που μπορούν να συλλαμβάνουν αποτελεσματικά το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα ή από συγκεντρωμένες πηγές, να φτιάχνουν νέους υδρογονάνθρακες που μπορούν να μπουν στα διυλιστήριά τους για να φτιάξουν κανονική βενζίνη και καύσιμο ντίζελ από το CO2.
Also, at Synthetic Genomics, we've been working on major environmental issues. I think this latest oil spill in the Gulf is a reminder. We can't see CO2 -- we depend on scientific measurements for it and we see the beginning results of having too much of it -- but we can see pre-CO2 now floating on the waters and contaminating the beaches in the Gulf. We need some alternatives for oil. We have a program with Exxon Mobile to try and develop new strains of algae that can efficiently capture carbon dioxide from the atmosphere or from concentrated sources, make new hydrocarbons that can go into their refineries to make normal gasoline and diesel fuel out of CO2.
Αυτές είναι απλώς δυο από τις προσεγγίσεις και τις κατευθύνσεις που ακολουθούμε.
Those are just a couple of the approaches and directions that we're taking.
(Χειροκρότημα)
(Applause)