Выпускники нового образовательного модуля Университета «Сириус» разработали 14 форсайт-кейсов будущего по инженерной биологии. Молодые ученые предложили свои идеи по созданию живых систем из «генетического конструктора».
На программе учились 20 студентов из ведущих вузов страны. Дистанционный курс по современной биоинженерии живых систем разработал Университет «Сириус» совместно с МГУ имени М.В. Ломоносова. Сегодня ученые уже умеют успешно модифицировать и редактировать геном. Но что, если освоить конструирование с нуля и создавать новые живые системы с полезными свойствами так, как сейчас создают телефоны и компьютеры, автомобили и самолеты. Инженерия живых систем – это новый этап развития современных биологических наук.
На занятиях в «Сириусе» студенты узнали о принципах инженерной биологии, искусственном геноме, практиковались в моделирование генетических сетей и автоматизации биологического дизайна.
«В качестве итогового задания студенты разработали собственные проекты, – рассказал руководитель образовательного модуля, ведущий научный сотрудник кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Алексей Шайтан. – Задача была не просто составить генетическую конструкцию, но и предложить свое видение, как реализовать эту идею. Появились очень интересные футурологические концепции, которые способны повысить качество жизни человека. Например, один из актуальных проектов студентов – добыча урана из океана – поможет сделать ядерную энергетику безопаснее».
Идею предложили Дарья Добразова из Уральского государственного медицинского университета и Николай Дагаев из Московского госуниверситета. Вместо небезопасной для экологии добычи урана традиционным методом студенты предложили извлекать топливо для ядерной энергетики из мирового океана. В его водах растворено 4 млрд тонн урана в виде уранила. Этого хватит, чтобы обеспечить человечество энергией на 10 тысяч лет. Подобные исследования сейчас ведут в Японии, США и Китае. Дарья Добразова и Николай Дагаев придумали простой и весьма эффективный метод – использовать для этих целей уранил-связывающий белок SUP, спроектированный группой исследователей из Чикагского, Пекинского университетов и Аргоннской национальной лаборатории в 2015 году. Для создания SUP студенты «Сириуса» собрали из набора последовательностей ДНК генетическую конструкцию – специальную небольшую молекулу-плазмиду. Студенты предусмотрели весь цикл: как выделять нужный белок, как его крепить на сетке для добычи уранила и как впоследствии смывать. Члены экспертной комиссии курса предложили авторам проекта продолжить исследование и продумать биобезопасность таких сеток, например, встраивать уранил-связывающий белок в водоросли.
Еще один интересный проект Андрея Самохвалова из МИФИ и Евгении Сазановой из Вятского госуниверситета поможет быстро определять состояние стресса. Студенты придумали пластырь, на поверхности которого будут жить бактерии, чувствительные к уровню «гормона стресса» – кортизола – в поту человека. Такой пластырь станет эффективным экспресс-тестом и поможет предотвратить серьезные последствия для здоровья человека.
Владимир Чичерин из Вятского государственного университета и Георгий Чистов из МГУ решали проблему утилизацию отходов деревообрабатывающей промышленности. Главным побочным продуктом при производстве целлюлозы является биополимер лигнин. Он сложен для переработки из-за специфических характеристик молекул. Студенты сконструировали две плазмиды, которые помогут перерабатывать полимер в специально созданном реакторе.
Еще 4 проектные группы решали проблему очистки вод мирового океана от пластика и микропластика. Студенты предложили разные генетические схемы, которые могут быть встроены в бактерию, поедающую пластик.
Идеи выпускников модуля «Сириуса» получили высокие оценки экспертов. Они смогут продолжить проекты в своих университетах и применить полученные на курсе знания в реальных исследованиях.
