Quel est l'avenir de la biologie synthétique?

En juillet dernier, des scientifiques ont créé la première cellule synthétique, un organisme contrôlé par un génome synthétisé chimiquement, édité sur ordinateur et assemblé en laboratoire. Un an plus tard, les biologistes du Cinquième année de biologie synthétique conférence à l'Université de Stanford ont encore du mal à franchir une nouvelle étape dans le domaine. Les freins sont les caprices de la biologie elle-même, ainsi que les dépenses et le temps nécessaires pour passer de l'idée à l'organisme conçu.

Alors que la création de la cellule synthétique, à l'Institut J. Craig Venter, laisse présager un avenir dans lequel les biologistes synthétiques peuvent reconcevoir des cellules vivantes pour effectuer toutes les tâches qu'ils rêvent, cet objectif est encore lointain. La plupart des recherches se sont concentrées sur l'incitation des microbes à effectuer des tâches similaires à ce qu'ils font déjà, comme transformer le sucre en carburants en utilisant des processus et des matériaux qui ressemblent à ceux qu'ils utilisent dans la nature.

La biologie synthétique s'efforce de rendre la biologie moléculaire plus proche de l'ingénierie, avec des matériaux et des pièces prévisibles pouvant être assemblés de manière prévisible. Comme le démontre la cellule synthétique, les scientifiques disposent désormais des outils nécessaires pour modifier une séquence génétique existante sur un ordinateur, utiliser des machines de synthèse d'ADN pour la créer en fragments et les assembler en laboratoire. (Cette voie n'est qu'une des nombreuses voies empruntées par les biologistes synthétiques.) Mais il est toujours difficile de prédire ce que les cellules feront après avoir été modifiées. Les chercheurs sont souvent entravés par la volonté naturelle des cellules de croître et de vivre à leur guise, ce qui, dans de nombreux cas, doit être surmonté pour les amener à faire quelque chose d'utile de manière efficace.

L'un des plus gros obstacles réside dans la création et l'assemblage de matériaux de départ : des morceaux d'ADN modulaires qui codent pour une fonction particulière et sont synthétisés en laboratoire. La création de cet ADN prend du temps et coûte cher. Comme tout produit commercial, il doit être conçu, construit et testé. Même faire des changements relativement petits peut prendre beaucoup de travail, beaucoup de temps et beaucoup d'argent.

Certaines séquences mettent deux mois à synthétiser, tandis que d'autres ne peuvent pas être réalisées du tout, pour des raisons encore mal comprises, a déclaré Reshma Shetty , cofondateur de Ginkgo Bioworks , une startup qui assemble des pièces d'ADN. Shetty a déclaré que la société utilise une automatisation logicielle pour concevoir des blocs de construction et d'autres pièces, et pour contrôler des robots de manipulation de liquides qui les mélangent à partir de morceaux d'ADN commandés à d'autres sociétés spécialisées dans la synthèse d'ADN. C'est cette dernière étape qui constitue actuellement un goulot d'étranglement majeur. La société a suivi le temps nécessaire à la création des séquences et les sources qui le font le plus rapidement.

Les dépenses et le temps impliqués dans la création de nouveaux organismes limitent la créativité, a déclaré Paméla Argent , professeur de biologie des systèmes à l'Université Harvard. Chaque fois que les biologistes synthétiques essaient une nouvelle conception, ils doivent payer pour faire synthétiser l'ADN, attendre qu'il revienne, l'introduire dans les cellules et le tester. Tout cela, dit Silver, signifie que les biologistes synthétiques sont naturellement réticents à échouer et à apprendre de leurs échecs.

Je crois toujours au rêve que certains d'entre vous pourront éventuellement s'asseoir devant un ordinateur, concevoir une expérience et obtenir l'ADN le lendemain, a-t-elle déclaré à la foule. Pour que la biologie synthétique tienne ses promesses, la synthèse d'ADN doit être bon marché, rapide, prévisible et précise, et ouverte à tous, y compris aux chercheurs dont les laboratoires n'ont pas beaucoup d'équipement ou de financement.

Heureusement, le coût de la technologie de synthèse de l'ADN, tout comme celui de la technologie de séquençage de l'ADN, diminue rapidement. Église Saint-Georges , directeur du Center for Computational Genomics à Harvard, a noté dans son discours que les coûts des technologies de synthèse et de séquençage de l'ADN ont diminué à un rythme étonnant, ces derniers temps d'un facteur 10 chaque année.

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