Alright, let me tell you about building synthetic cells and printing life. But first, let me tell you a quick story. On March 31, 2013, my team and I received an email from an international health organization, alerting us that two men died in China shortly after contracting the H7N9 bird flu. There were fears of a global pandemic as the virus started rapidly moving across China. Although methods existed to produce a flu vaccine and stop the disease from spreading, at best, it would not be available for at least six months. This is because a slow, antiquated flu vaccine manufacturing process developed over 70 years ago was the only option.
เอาล่ะ ให้ผมจะเล่าเรื่อง เกี่ยวกับการสร้างเซลล์สังเคราะห์ และการพิมพ์ชีวิต แต่ก่อนอื่น ให้ผมเล่าเรื่องสั้น ๆ ก่อน วันที่ 31 มีนาคม ค.ศ. 2013 ผมและทีมงานได้รับอีเมล จากองค์การอนามัยโลก เตือนให้เราทราบว่าชายสองคนเสียชีวิตในจีน ไม่นานหลังจากสัมผัสเชื้อหวัดนก H7N9 ความกลัวต่อการระบาดไปทั่วโลก เกิดขึ้นเมื่อไวรัสเริ่มกระจายออกไปทั่วจีน แม้ว่าเราจะมีวิธีการผลิตวัคซีนต้านหวัด และหยุดยั้งการกระจายของโรค เราก็ยังต้องการเวลาอีกอย่างน้อยหกเดือน เพราะว่าการผลิตวัคซีนหวัด ที่ล้าสมัย และล่าช้านี้ ถูกพัฒนามากว่า 70 ปีแล้ว และยังเป็นเพียงทางเลือกเดียวของเรา
The virus would need to be isolated from infected patients, packaged up and then sent to a facility where scientists would inject the virus into chicken eggs, and incubate those chicken eggs for several weeks in order to prepare the virus for the start of a multistep, multimonth flu vaccine manufacturing process. My team and I received this email because we had just invented a biological printer, which would allow for the flu vaccine instructions to be instantly downloaded from the internet and printed. Drastically speeding up the way in which flu vaccines are made, and potentially saving thousands of lives.
ไวรัสจะต้องถูกแยกจากผู้ป่วยที่ติดเชื้อ บรรจุและส่งไปยังหน่วยปฏิบัติการ ที่มีนักวิทยาศาสตร์ จะฉีดไวรัสเข้าไปในไข่ไก่ และบ่มเป็นเวลาสองสามสัปดาห์ เพื่อเตรียมไวรัสให้พร้อม สำหรับการผลิตวัคซีนหวัดที่มีขั้นตอนมากมาย ผมและทีมได้รับอีเมล เพราะว่าเราเพิ่งประดิษฐ์เครื่องพิมพ์ชีวภาพ ซึ่งสามารถใช้ผลิตวัตซีนหวัดจากแบบ ด้วยการดาวโหลดจากอินเทอร์เน็ต แล้วก็พิมพ์ออกมา ซึ่งเร่งการผลิตวัคซีนหวัด ให้เร็วขึ้นอย่างมาก และน่าจะช่วยชีวิตคนได้หลายพันคน
The biological printer leverages our ability to read and write DNA and starts to bring into focus what we like to call biological teleportation. I am a biologist and an engineer who builds stuff out of DNA. Believe it or not, one of my favorite things to do is to take DNA apart and put it back together so that I can understand better how it works. I can edit and program DNA to do things, just like coders programing a computer. But my apps are different. They create life. Self-replicating living cells and things like vaccines and therapeutics that work in ways that were previously impossible.
เครื่องพิมพ์ชีวภาพยกระดับความสามารถ การอ่านและเขียนดีเอ็นเอของเรา และดึงดูดความสนใจของเรา สู่สิ่งที่เรามักเรียกว่า การส่งทางไกลเชิงชีวภาพ ผมเป็นนักชีววิทยาและวิศวกร ที่สร้างสิ่งต่าง ๆ จากดีเอ็นเอ เชื่อไหมครับว่า สิ่งหนึ่งที่ผมชอบทำก็คือ แยกดีเอ็นเอออกจากกัน แล้วประกอบมันเข้าด้วยกันใหม่ เพื่อที่ผมจะได้เข้าใจได้ดีขึ้น ว่ามันทำงานอย่างไร ผมแก้ไขและกำหนดดีเอ็นเอให้ทำงาน แบบที่นักเขียนโปรแกรมทำกับคอมพิวเตอร์ แต่แอพที่ผมได้แตกต่างไป พวกมันสร้างชีวิต เซลล์ที่เพิ่มจำนวนได้เอง แล้วก็วัคซีนและยารักษาโรค ที่ถูกผลิตขึ้น ในแบบที่เราทำไม่ได้ก่อนหน้านี้
Here's National Medal of Science recipient Craig Venter and Nobel laureate Ham Smith. These two guys shared a similar vision. That vision was, because all of the functions and characteristics of all biological entities, including viruses and living cells, are written into the code of DNA, if one can read and write that code of DNA, then they can be reconstructed in a distant location. This is what we mean by biological teleportation. To prove out this vision, Craig and Ham set a goal of creating, for the first time, a synthetic cell, starting from DNA code in the computer. I mean, come on, as a scientist looking for a job, doing cutting-edge research, it doesn't get any better than this.
นี่คือผู้ได้รับรางวัลวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เครก เวนเทอร์ และแฮม สมิท เจ้าของรางวัลโนเบล ชายสองคนนี้ให้มุมมองที่คล้ายกันเอาไว้ นั่นคือ การทำงานและลักษณะ ของสิ่งที่มีความเป็นชีวภาพทุกอย่าง รวมถึงไวรัสและเซลล์ที่มีชีวิต ถูกเขียนขึ้นโดยรหัสดีเอ็นเอ ถ้าเราสามารถอ่านและเขียนรหัสดีเอ็นเอได้ พวกเราก็จะสามารถสร้างมันขึ้นใหม่ ในอีกที่หนึ่งได้ นั่นคือความหมายของ การส่งทางไกลเชิงชีวภาพในแบบของเรา เพื่อที่จะพิสูจน์แนวคิดนี้ เครกและแฮม วางเป้าหมายที่จะสร้าง เซลล์สังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรก โดยเริ่มจากรหัสดีเอ็นเอในคอมพิวเตอร์ ไม่เอาน่า ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ ที่กำลังหางานเนี่ย ได้ทำงานวิจัยสุดล้ำแบบนี้ จะมีอะไรที่เจ๋งไปกว่านี้อีก
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
OK, a genome is a complete set of DNA within an organism. Following the Human Genome Project in 2003, which was an international effort to identify the complete genetic blueprint of a human being, a genomics revolution happened. Scientists started mastering the techniques for reading DNA. In order to determine the order of the As, Cs, Ts and Gs within an organism. But my job was far different. I needed to master the techniques for writing DNA. Like an author of a book, this started out as writing short sentences, or sequences of DNA code, but this soon turned into writing paragraphs and then full-on novels of DNA code, to make important biological instructions for proteins and living cells. Living cells are nature's most efficient machines at making new products, accounting for the production of 25 percent of the total pharmaceutical market, which is billions of dollars.
ครับ จีโนมคือชุดสมบูรณ์ ของดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิต หลังจากโครงการจีโนมมนุษย์ ในปี ค.ศ. 2003 ซึ่งนั่นเป็นความพยายามระดับโลกในการระบุ พิมพ์เขียวทางพันธุกรรมที่สมบูรณ์ของมนุษย์ ปฏิวัติทางจีโนมิกจึงได้ถือกำเนิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์เริ่มที่จะมีความเชี่ยวชาญ ด้านเทคนิคการอ่านดีเอ็นเอ เพื่อที่จะกำหนดลำดับของ A C T และ G ในสิ่งมีชีวิต แต่งานของผมต่างออกไป ผมต้องมีความเชี่ยวชาญ ด้านเทคนิคสำหรับการเขียนดีเอ็นเอ เหมือนกับผู้เขียนหนังสือ มันเริ่มต้นจากการเขียนประโยคสั้น ๆ หรือลำดับของรหัสดีเอ็นเอ แต่ไม่นานมันก็กลายเป็นการเขียน ที่มีความยาวหลายย่อหน้า และเป็นรหัสดีเอ็นเอความยาวเท่ากับนิยาย เพื่อสร้างคำสั่งทางชีวภาพที่สำคัญ สำหรับโปรตีนและเซลล์ที่มีชีวิต เซลล์ที่มีชีวิตเป็นจักรกลทรงประสิทธิภาพ ในการสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ ซึ่งคิดเป็นการผลิตของ ตลาดเภสัชภัณฑ์ร้อยละ 25 ซึ่งมีมูลค่าหลายพันล้านดอลล่า
We knew that writing DNA would drive this bioeconomy even more, once cells could be programmed just like computers. We also knew that writing DNA would enable biological teleportation ... the printing of defined, biological material, starting from DNA code. As a step toward bringing these promises to fruition, our team set out to create, for the first time, a synthetic bacterial cell, starting from DNA code in the computer. Synthetic DNA is a commodity. You can order very short pieces of DNA from a number of companies, and they will start from these four bottles of chemicals that make up DNA, G, A, T and C, and they will build those very short pieces of DNA for you.
เรารู้ว่าการเขียนดีเอ็นเอน่าจะขับเคลื่อน เศรษฐกิจเชิงชีวภาพได้มากกว่านี้ เมื่อเซลล์ถูกกำหนดได้อย่างเช่นคอมพิวเตอร์ เรายังรู้ว่าการเขียนดีเอ็นเอ จะทำให้การส่งทางไกลเชิงชีวภาพเป็นไปได้ การพิมพ์สารทางชีวภาพที่เรากำหนดได้ เริ่มจากรหัสดีเอ็นเอ เมื่อเราก้าวเข้าสู่การทำเป้าหมายนี้ ให้เกิดผลขึ้นจริง เป็นครั้งแรกทีมของเราเริ่ม สังเคราะห์เซลล์แบคทีเรีย โดยเริ่มจากรหัสดีเอ็นเอในคอมพิวเตอร์ ดีเอ็นเอสังเคราะห์คือสินค้า คุณสามารถสั่งซื้อดีเอ็นเอชิ้นเล็ก ๆ จากบริษัทมากมาย และพวกเขาจะเริ่มสร้างมันจากสารเคมี ที่เป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอ G, A, T และ C พวกเขาจะสร้างดีเอ็นเอชิ้นเล็ก ๆ สำหรับคุณ
Over the past 15 years or so, my teams have been developing the technology for stitching together those short pieces of DNA into complete bacterial genomes. The largest genome that we constructed contained over one million letters. Which is more than twice the size of your average novel, and we had to put every single one of those letters in the correct order, without a single typo. We were able to accomplish this by developing a procedure that I tried to call the "one-step isothermal in vitro recombination method."
ตลอดประมาณ 15 ปีที่ผ่านมา ทีมของผมได้พัฒนาเทคโนโลยี สำหรับการร้อยชิ้นส่วนดีเอ็นเอเล็ก เข้าด้วยกัน เป็นจีโนมของแบคทีเรียที่สมบูรณ์ จีโนมที่ใหญ่ที่สุดที่เราสร้าง มีตัวอักษรกว่าหนึ่งล้านตัว ซึ่งมากกว่าสองเท่าของขนาดนิยายตามปกติ และเราต้องเรียงลำดับตัวอักษรเหล่านี้ ให้ถูกต้อง โดยไม่มีการสะกดผิดเลย เราสามารถที่จะทำสิ่งนี้ได้ โดยการพัฒนากรรมวิธี ที่ผมพยายามเรียกมันว่า "วิธีการรวม ในสภาพจำลองอุณหภูมิเดี่ยวหนึ่งขั้นตอน"
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
But, surprisingly, the science community didn't like this technically accurate name and decided to call it Gibson Assembly. Gibson Assembly is now the gold standard tool, used in laboratories around the world for building short and long pieces of DNA.
แต่น่าประหลาด วงการวิทยาศาสตร์ ไม่ค่อยจะชอบชื่อทางเทคนิคนี้ และตัดสินใจที่จะเรียกมันว่า กิบสัน แอสเซมบลี ตอนนี้ กิบสัน แอสเซมบลี เป็นเครื่องมือมาตรฐาน ที่ใช้ในห้องทดลองทั่วโลก สำหรับการสร้างชิ้นส่วนดีเอ็นเอสั้นและยาว
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
Once we chemically synthesized the complete bacterial genome, our next challenge was to find a way to convert it into a free-living, self-replicating cell. Our approach was to think of the genome as the operating system of the cell, with the cell containing the hardware necessary to boot up the genome. Through a lot of trial and error, we developed a procedure where we could reprogram cells and even convert one bacterial species into another, by replacing the genome of one cell with that of another. This genome transplantation technology then paved the way for the booting-up of genomes written by scientists and not by Mother Nature. In 2010, all of the technologies that we had been developing for reading and writing DNA all came together when we announced the creation of the first synthetic cell, which of course, we called Synthia.
เมื่อเราสังเคราะห์ทางเคมีได้ จีโนมของแบคทีเรียที่สมบูรณ์แล้ว ความท้าทายต่อไปคือการหาทาง เปลี่ยนมันเป็นเซลล์ที่เพิ่มจำนวนได้เอง ที่พึ่งพาตัวเองได้ วิธีของเราคือคิดว่าจีโนม เป็นระบบการจัดการของเซลล์ โดยเซลล์มีฮาร์ดแวร์ ที่จำเป็นต่อการดำเนินการจีโนม จากการลองผิดลองถูก เราพัฒนากรรมวิธี ที่เราสามารถโปรแกรมเซลล์ได้ใหม่ และแม้แต่เปลี่ยนแบคทีเรียสายพันธุ์หนึ่ง เป็นอีกสายพันธุ์หนึ่ง โดยการแทนที่จีโนมของเซลล์หนึ่ง ด้วยจีโนมของอีกเซลล์ เทคโนโลยีการถ่ายจีโนมนี้เป็นการกรุยทาง ให้กับการเปิดการทำงานจีโนม ที่ถูกสร้างโดยนักวิทยาศาสตร์ และไม่ได้ถูกสร้างโดยธรรมชาติ ใน ค.ศ. 2010 เทคโนโลยีทั้งหมด ที่เราได้พัฒนามา เพื่อการอ่านและเขียนดีเอ็นเอของเรา ทุกอย่างลงตัวเมื่อเราประกาศว่ามีการสร้าง เซลล์สังเคราะห์แรกของเรา ซึ่งแน่ล่ะว่า เราเรียกมันว่า ซินเทีย
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
Ever since the first bacterial genome was sequenced, back in 1995, thousands more whole bacterial genomes have been sequenced and stored in computer databases. Our synthetic cell work was the proof of concept that we could reverse this process: pull a complete bacterial genome sequence out of the computer and convert that information into a free-living, self-replicating cell, with all of the expected characteristics of the species that we constructed.
ตั้งแต่จีโนมแบคทีเรียแรก ถูกหาลำดับ เมื่อ ค.ศ. 1995 จีโนมของแบคทีเรียแบบสมบูรณ์อีกมากมาย ก็ถูกหาลำดับและจัดเก็บ ในคลังข้อมูลคอมพิวเตอร์ เซลล์สังเคราะห์ของเราพิสูจน์แนวคิดที่ว่า เราสามารถย้อนกระบวนการ ดึงลำดับจีโนมสมบูรณ์ของแบคทีเรีย ออกจากคอมพิวเตอร์ และเปลี่ยนข้อมูลนั้นเป็นเซลล์ ที่เพิ่มจำนวนและพึ่งพาตัวเองได้ โดยมีลักษณะที่ต้องการทุกอย่าง ของสายพันธุ์ที่เราสร้าง
Now I can understand why there may be concerns about the safety of this level of genetic manipulation. While the technology has the potential for great societal benefit, it also has the potential for doing harm. With this in mind, even before carrying out the very first experiment, our team started to work with the public and the government to find solutions together to responsibly develop and regulate this new technology. One of the outcomes from those discussions was to screen every customer and every customer's DNA synthesis orders, to make sure that pathogens or toxins are not being made by bad guys, or accidentally by scientists. All suspicious orders are reported to the FBI and other relevant law-enforcement agencies.
ตอนนี้ ผมเข้าใจแล้วว่าทำไมจึงมีผู้ที่กังวล เกี่ยวกับความปลอดภัย ของการปรับปรุงพันธุกรรมในระดับนี้ ในขณะที่เทคโนโลยีมีศักยภาพ เพื่อสร้างประโยชน์ต่อสังคม มันยังมีศัยภาพในการสร้างอันตรายด้วย เราตระหนักได้เช่นนี้ ตั้งแต่ก่อนทำการทดลองครั้งแรกเสียอีก ทีมของเราเริ่มร่วมมือกับภาคประชาชน และรัฐบาล ในการหาทางออกร่วมกัน เพื่อรับผิดชอบพัฒนา และกำกับเทคโนโลยีใหม่นี้ หนึ่งในผลลัพธ์จากการอภิปราย ก็คือการตรวจสอบลูกค้าทุกราย และแม้แต่คำสั่งซื้อดีเอ็นเอสังเคราะห์ จากลูกค้า เพื่อให้มั่นใจได้ว่าเชื้อก่อโรคหรือสารพิษ ไม่ได้ถูกสร้างโดยผู้ประสงค์ร้าย หรือเกิดขึ้นโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ คำสั่งซื้อที่น่าสงสัยจะถูกรายงานต่อ FBI และหน่วยงานที่มีหน้า ที่บังคับกฎหมายที่เกี่ยวข้อง
Synthetic cell technologies will power the next industrial revolution and transform industries and economies in ways that address global sustainability challenges. The possibilities are endless. I mean, you can think of clothes constructed form renewable biobased sources, cars running on biofuel from engineered microbes, plastics made from biodegradable polymers and customized therapies, printed at a patient's bedside. The massive efforts to create synthetic cells have made us world leaders at writing DNA. Throughout the process, we found ways to write DNA faster, more accurately and more reliably.
เทคโนโลยีสังเคราะห์เซลล์ จะเสริมศักยภาพให้กับการปฏิวัติอุตสาหกรรม และการปฏิรูปอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจ ในแบบที่จะแก้ปัญหาระดับโลกอย่างยั่งยืน ความเป็นไปได้ไม่มีที่สิ้นสุด คุณอาจนึกถึงเสื้อผ้า ที่สร้างมาจากแหล่งชีวภาพที่ทำขึ้นใหม่ได้ รถที่ขับเคลื่อนได้ด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพ จากจุลชีพที่ถูกวิศวกรรม พลาสติกที่สร้างจากโพลีเมอร์ ที่ย่อยสลายได้ด้วยกระบวนการชีวภาพ และการรักษาจำเพาะแต่ละบุคคล ความพยายามทั้งปวงที่จะสร้างเซลล์สังเคราะห์ ทำให้เราเป็นผู้นำในการเขียนดีเอ็นเอ ในระดับโลก ตลอดทั้งกระบวนการ เราพบวิธีการเขียนดีเอ็นเอที่เร็วขึ้น แม่นยำขึ้น และน่าเชื่อถือมากขึ้น
Because of the robustness of these technologies, we found that we could readily automate the processes and move the laboratory workflows out of the scientist's hands and onto a machine. In 2013, we built the first DNA printer. We call it the BioXp. And it has been absolutely essential in writing DNA across a number of applications my team and researchers around the world are working on.
ด้วยความแม่นยำของเทคโนโลยีนี้ เราพบว่าเราสามารถ กำกับกระบวนการได้โดยอัตโนมัติ และทำให้นักวิทยาศาสตร์ละมือจากสิ่งเหล่านี้ และให้จักรกลทำงานแทน ในปี ค.ศ. 2013 เราสร้างเครื่องพิมพ์ดีเอ็นเอครั้งแรก เราเรียกมันว่า BioXp และมันก็จำเป็นมากสำหรับการเขียนดีเอ็นเอ ในบรรดาวิธีการทั้งหลาย ที่ทีมของผมและนักวิจัยทั่วโลกใช้
It was shortly after we built the BioXp that we received that email about the H7N9 bird flu scare in China. A team of Chinese scientists had already isolated the virus, sequenced its DNA and uploaded the DNA sequence to the internet. At the request of the US government, we downloaded the DNA sequence and in less than 12 hours, we printed it on the BioXp. Our collaborators at Novartis then quickly started turning that synthetic DNA into a flu vaccine. Meanwhile, the CDC, using technology dating back to the 1940s, was still waiting for the virus to arrive from China so that they could begin their egg-based approach. For the first time, we had a flu vaccine developed ahead of time for a new and potentially dangerous strain, and the US government ordered a stockpile.
หลังจากที่เราสร้าง BioXp ได้ไม่นาน เราได้รับอีเมลเกี่ยวกับ ไข้หวัดนก H7N9 ในจีน ทีมของนักวิทยาศาสตร์จีนได้แยกไวรัส หาลำดับดีเอ็นเอ และอัพโหลด ไว้ในอินเทอร์เน็ต เราดาวโหลดลำดับดีเอ็นเอ ตามคำขอของรัฐบาลสหรัฐฯ เราพิมพ์มันออกมาด้วย BioXp ในเวลาน้อยกว่า 12 ชั่วโมง ผู้ร่วมโครงการของเราที่โนวาทิส เปลี่ยนดีเอ็นเอสังเคราะห์นั้น ไปเป็นวัคซีนต้านหวัดอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน กองควบคุมโรค ก็ใช้เทคโนโลยีนี้ตั้งแต่ยุค 1940 ยังรอไวรัสที่ถูกส่งมาจากจีน เพื่อที่เขาจะได้เริ่มการเพาะในไข่ได้ เป็นครั้งแรก ที่วัคซีนต้านโรคหวัด ถูกพัฒนาขึ้นมาก่อนเวลา ที่เชื้อสายพันธุ์ใหม่ และอันตรายกว่าจะเกิดขึ้น และรัฐบาลสหรัฐฯ ก็สั่งซื้อเข้ามาอย่างมาก
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
This was when I began to appreciate, more than ever, the power of biological teleportation.
นั่นเป็นตอนที่ผมเริ่มรู้สึกปลื้ม กับอำนาจของการส่งทางไกลเชิงชีวภาพ มากกว่าครั้งไหน
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
Naturally, with this in mind, we started to build a biological teleporter. We call it the DBC. That's short for digital-to-biological converter. Unlike the BioXp, which starts from pre-manufactured short pieces of DNA, the DBC starts from digitized DNA code and converts that DNA code into biological entities, such as DNA, RNA, proteins or even viruses. You can think of the BioXp as a DVD player, requiring a physical DVD to be inserted, whereas the DBC is Netflix. To build the DBC, my team of scientists worked with software and instrumentation engineers to collapse multiple laboratory workflows, all in a single box. This included software algorithms to predict what DNA to build, chemistry to link the G, A, T and C building blocks of DNA into short pieces, Gibson Assembly to stitch together those short pieces into much longer ones, and biology to convert the DNA into other biological entities, such as proteins.
เมื่อเรารู้ว่ามีมัน เราเริ่มสร้างตัวส่งทางชีวภาพ เราเรียกมันวา DBC ซึ่งย่อมาจากตัวเปลี่ยนดิจิตัลเป็นสารชีวภาพ ต่างจาก BioXp ที่เริ่มจากดีเอ็นเอสายสั้น ๆ ก่อนการผลิต DBC เริ่มจากทำให้รหัสดีเอ็นเอเป็นดิจิตัล และเปลี่ยนรหัสดีเอ็นเอไปเป็นสารทางชีวภาพ เช่น ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ โปรตีน หรือแม้แต่ไวรัส อาจเปรียบเทียบได้ว่า BioXp เหมือนกับเครื่องเล่นแผ่นดีวีดี ที่ต้องการแผ่นดีวีดี ในขณะที่ DBC คือเน็ตฟลิก เพื่อสร้าง DBC ทีมนักวิทยาศาสตร์ทำงานร่วมกับ วิศวกรซอร์ฟแวร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ เพื่อลดขั้นตอนการทำงานในห้องทดลอง ให้อยู่ในกล่องเพียงกล่องเดียว มันรวมถึงซอร์ฟแวร์อัลกอริธึม ที่คาดเดาว่าจะสร้างดีเอ็นเออะไร เคมีที่จะใช้เชื่อมหน่วยพื้นฐาน G, A, T และ C เป็นดีเอ็นเอชิ้นสั้น ๆ กิบสัน แอสเซมบลี ที่ร้อยให้ดีเอ็นเอติดกันเป็นสายยาว และชีววิทยาที่เปลี่ยนดีเอ็นเอ ไปเป็นสารทางชีวภาพ เช่น โปรตีน
This is the prototype. Although it wasn't pretty, it was effective. It made therapeutic drugs and vaccines. And laboratory workflows that once took weeks or months could now be carried out in just one to two days. And that's all without any human intervention and simply activated by the receipt of an email which could be sent from anywhere in the world. We like to compare the DBC to fax machines. But whereas fax machines received images and documents, the DBC receives biological materials. Now, consider how fax machines have evolved. The prototype of the 1840s is unrecognizable, compared with the fax machines of today. In the 1980s, most people still didn't know what a fax machine was, and if they did, it was difficult for them to grasp the concept of instantly reproducing an image on the other side of the world. But nowadays, everything that a fax machine does is integrated on our smart phones, and of course, we take this rapid exchange of digital information for granted.
นี่เป็นต้นแบบ แม้ว่ามันจะไม่สวย มันก็ใช้การได้ มันสร้างยาสำหรับการรักษาและวัคซีน งานในห้องทดลองที่เคยใช้เวลา นานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน ไม่อาจเสร็จสิ้นภายในวันเดียว ทั้งหมดนั้นไม่ต้องมีคนมายุ่งเกี่ยวเลย มันถูกสั่งการด้วยอีเมลที่ส่งเข้ามา จากที่ไหนของโลกก็ได้ เราอยากที่จะเปรียบเทียบ DBC ว่าเป็นเครื่องโทรสาร ในขณะที่เครื่องโทรสารรับภาพและเอกสาร DBC รับวัตถุดิบทางชีวภาพ ทีนี้ ลองพิจารณาว่า เครื่องโทรสารมีวิวัฒนาการ ต้นแบบในยุค 1840 หน้าตาดูแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง เมื่อเทียบกับเครื่องโทรสารในปัจจุบัน ในยุค 1980 คนส่วนใหญ่ ยังไม่รู้จักเลยว่าเครื่องโทรสารคืออะไร และถึงพวกเขารู้ มันก็ยากยิ่งที่พวกเขา จะเข้าใจถึงหลักการทำงาน ของการสร้างภาพขึ้นใหม่ ที่อีกฟากหนึ่งของโลก แต่ทุกวันนี้ ทุกอย่างที่เครื่องโทรสารทำได้ ถูกรวมเข้าในโทรศัพท์มือถือ และเราก็ใช้การแลกเปลี่ยนข้อมูลดิจิตัล อันรวดเร็วนี้โดยไม่ได้คิดถึงมันมากนัก
Here's what our DBC looks like today. We imagine the DBC evolving in similar ways as fax machines have. We're working to reduce the size of the instrument, and we're working to make the underlying technology more reliable, cheaper, faster and more accurate. Accuracy is extremely important when synthesizing DNA, because a single change to a DNA letter could mean the difference between a medicine working or not or synthetic cell being alive or dead.
ตอนนี้ DBC มีหน้าตาแบบนี้ เราฝันไว้ว่า DBC จะมีวิวัฒนาการ ในแบบที่คล้ายกับเครื่องโทรสาร เรากำลังพยายามลดขนาดของเครื่อง และทำให้เทคโนโลยีของมัน มีความน่าเชื่อถือมากขึ้น ถูกลง เร็วขึ้น และความแม่นยำมากขึ้น ความแม่นยำเป็นอะไรที่สำคัญมาก เมื่อสังเคราะห์ดีเอ็นเอ เพราะว่าการเปลี่ยนดีเอ็นเอแค่ตำแหน่งเดียว อาจหมายถึงความแตกต่าง ระหว่างยาที่ใช้การได้กับใช้การไม่ได้ หรือเซลล์สังเคราะห์ที่มีชีวิตหรือไม่มีชีวิต
The DBC will be useful for the distributed manufacturing of medicine starting from DNA. Every hospital in the world could use a DBC for printing personalized medicines for a patient at their bedside. I can even imagine a day when it's routine for people to have a DBC to connect to their home computer or smart phone as a means to download their prescriptions, such as insulin or antibody therapies. The DBC will also be valuable when placed in strategic areas around the world, for rapid response to disease outbreaks. For example, the CDC in Atlanta, Georgia could send flu vaccine instructions to a DBC on the other side of the world, where the flu vaccine is manufactured right on the front lines. That flu vaccine could even be specifically tailored to the flu strain that's circulating in that local area. Sending vaccines around in a digital file, rather than stockpiling those same vaccines and shipping them out, promises to save thousands of lives.
DBC จะเป็นประโยชน์ สำหรับการผลิตยาโดยมีดีเอ็นเอเป็นสารตั้งต้น ในวงกว้าง โรงพยาบาลทุกแห่งในโลกอาจใช้ DBC เพื่อพิมพ์ยาเฉพาะบุคคลที่ข้างเตียงผู้ป่วย ผมฝันไว้ว่าวันหนึ่ง เราจะใช้ DBC กันเป็นประจำ เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ที่บ้าน หรือโทรศัพท์มือถือ เพื่อเป็นการดาวน์โหลดใบสั่งยา เช่น อินซูลิน หรือแอนติบอดีสำหรับการรักษา DBC จะยังเป็นประโยชน์ยิ่ง เมื่อติดตั้งมันในจุดยุทธศาสตร์ เพื่อสนองตอบต่อการระบาดของโรค ยกตัวอย่างเช่น กองควบคุมโรค ในแอตแลนด์ตา จอร์เจีย สามารถส่งคำสั่งการสังเคราะห์ วัคซีนต้านหวัดไปยัง DBC ในที่อื่น ๆ ในโลก ที่จะผลิตวัคซีนได้ในทันที วัคซีนต้านหวัดสามารถที่จะถูกออกแบบ ให้จำเพาะต่อสายพันธุ์ของหวัด ที่ระบาดอยู่ในบริเวณนั้น การส่งวัคซีนออกไปในรูปแบบของไฟล์ดิจิตัล แทนที่จะสะสมเป็นคลังไว้แล้วส่งมันออกไป เอื้อให้เราช่วยชีวิตได้นับพัน
Of course, the applications go as far as the imagination goes. It's not hard to imagine placing a DBC on another planet. Scientists on Earth could then send the digital instructions to that DBC to make new medicines or to make synthetic organisms that produce oxygen, food, fuel or building materials, as a means for making the planet more habitable for humans.
แน่ล่ะว่า การใช้ประโยชน์จากมัน เป็นได้มากกว่าที่เราคิดฝันไว้ มันไม่ยากเลยที่จะลองจินตนาการ ถึงการนำ DBC ไปไว้บนดาวอื่น นักวิทยาศาสตร์บนโลก สามารถส่งคำสั่งดิจิตัลไปยัง DBC เพื่อสร้างเป็นยาชนิดใหม่ หรือสร้างสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ ที่สร้างออกซิเจน อาหาร เชื้อเพลิง หรือสร้างวัสดุพื้นฐาน เพื่อเตรียมให้ดาวดวงนั้น พร้อมสำหรับการเป็นแหล่งอาศัย
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
With digital information traveling at the speed of light, it would only take minutes to send those digital instructions from Earth to Mars, but it would take months to physically deliver those same samples on a spacecraft. But for now, I would be satisfied beaming new medicines across the globe, fully automated and on demand, saving lives from emerging infectious diseases and printing personalized cancer medicines for those who don't have time to wait.
ด้วยข้อมูลดิจิตัล ที่เดินทางด้วยความเร็วแสง ด้วยเวลาเพียงไม่กี่นาที เราก็สามารถส่งข้อมูลดังกล่าว จากโลกไปยังดาวอังคารได้ แต่มันอาจใช้เวลาหลายเดือน ในการส่งตัวอย่างทางกายภาพ ไปกับยานอวกาศ แต่ตอนนี้ ผมก็พอใจมาก ที่การยิงยาใหม่จากอีกมุมโลก ตามคำสั่งโดยอัตโนมัติ สามารถช่วยชีวิตจากโรคติดต่อที่เกิดขึ้น และพิมพ์ยาต้านมะเร็งจำเพาะ สำหรับผู้ที่ไม่อาจรอนานได้
Thank you.
ขอบคุณครับ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)