Горизонты синтетической биологии: life-like космическое приборостроение.

1. Живой звездолет Космические системы, приборы и устройства на новых life- принципах

2. … Создавая технику нового поколения, необходимо ориентироваться на агрегаты и схемы, которые доказали свою работоспособность в течение тысячелетий. Инженерным инструментарием создания таких систем будут генная инженерия, клеточные технологии и синтетическая биология. Многие системы, устройства, а также материалы – будут живыми и нести с собой запрограммированные элементы функционирования, восстановления и жизненного цикла. Не вызывает сомнения, что создание словно живого ( life-like starship ) космического аппарата приведет нас к успеху. Вопрос лишь только в том, насколько он будет живой и как быстро мы сможем это сделать. Government.fizteh.ru

3. DARPA : Столетний звездолет Проект «Столетний космический корабль» был анонсирован в октябре 2011. Руководство программой взяло на себя DARPA) а курировать научную составляющую будет Исследовательский центр НАСА им. Эймса. Идея проекта состоит в том, чтобы безвозвратно отправлять людей для заселения планет. Первым кандидатом на колонизацию является Марс. Если всё пойдёт по плану, первая партия добровольцев будет отправлена в 2030 году, что обойдётся примерно в $1 млрд. Помимо Марса, перспективным называется освоение экзопланет с условиями, близкими к земным: по словам директора Центра им. Эймса Пита Уордена, проще генетически изменить человека, чем превратить Марс в копию Земли. Однако путешествие корабля к дальним планетам займёт не одно десятилетие (что и отражено в названии проекта). Поэтому от претендентов на реализацию проекта ожидают прежде всего предложений по обеспечению выживаемости экипажа и поселенцев в течение долгого времени. Описания технологических, биологических, экономических, социальных и других аспектов задачи также приветствуются. « Наша задача – вдохновить несколько поколений людей на исследовательскую деятельность и прорывные инновации в огромном диапазоне дисциплин – физике, математике, биологии, экономике, психологии, в социальных, политических и гуманитарных науках, а также в искусстве и образовании. Эта инициатива будет иметь не только гигантский культурный и научный результат, но и огромную экономическую выгоду для США – благодаря привлечению талантливых людей со всего мира заманчивой и эпохальной идеей достижения далеких звезд».

5. Инструменты синтетической биологии

6. Возможности life-like систем Целлюлоза Прородный газ Сахар Полиэтилентерефталат Уголь «клеточноподобная» фабрика Инструкции и команды ДНК Материал сложного строения Молекулы Системы Полимеры Катализаторы Электронные / оптические материалы Реактивы Топлива Лекарства Мультиклеточные объекты Самовосстанавли-вающиеся системы Бесклеточные системы Серийное производство в нужном месте, в нужное время, и с необходимыми характеристиками.

9. Приборостроение life-like систем (1) Средства проектирования , которые охватывают все процессы от высокоуровневого описания систем до циклов синтеза, включая моделирование автоматизированного производства клеток – обеспечение взаимодействия с инструментарием и базами данных разработки, моделирования и производства (2) Модульные генетические блоки, регуляторы, устройства и циклы (а также новые методы их исследования и усовершенствования) , которые позволяют разрабатывать комбинированные системы, и обратимо собрать для увеличения эффективности, совершенствования и масштабирования для будущих проектов. (3) Быстрое создание, редактирование и манипуляция генетическими проектами , включая разработку доступных методов синтеза и сборки ДНК, модификацию и управление генетическими проектами в системах/каркасах, в том числе проектов, спроектированных для взаимодействия между различными системами и средами (4) Достоверные испытательные платформы , клеточноподобные системы и каркасы, которые собирают новые генетические проекты заранее спланированным способом (5) Определение системны характеристик и отладка синтетических генных сетей, которая готовит данные для внесения изменений в цикл проектирования

10. Космическое life-like приборостроение

12. Экстремофилы — совокупное название для живых существ (в том числе бактерий и микроорганизмов), способных жить и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды (экстремально высокие/низкие температуры, чрезмерное давление и т. п.). Источники биоблоков систем экстремальных состояний термофилы способны переносить высокие температуры (+45… +113 °C) психрофилы способны к размножению при сравнительно низких температурах (-10… +15 °C) ацидофилы живут в кислотных средах (pH 1—5) алкалифилы живут в щелочных средах (pH 9—11) барофилы выдерживают сверхвысокое давление осмофилы организмы, способные жить в растворах с чрезвычайно высокой концентрацией осмотически активных веществ и соответственно при высоком осмотическом давлении (например, микроскопические грибки, употребляющие мёд в качестве субстрата) галофилы живут в соляных растворах с содержанием NaCl 25—30 % ксерофилы выживают при минимальном уровне влаги

13. Регенеративные технологии пилотируемой космонавтики В процессе длительного полета самой важной задачей является сохранение жизни и здоровья космонавтов. В условиях невесомости, повышенной радиации, отсутствия магнитного поля и невозможности рассчитывать на стороннюю помощь, эта задача должна решаться с использованием всех имеющихся сейчас возможностей. Проблемы Возможные life-like решения Радиационное воздействие Радиопротекторы, сверэкспрессия генов стрессоустойчивости человека Деминерализация костной ткани и мышечная атрофия Генетический отбор, метилирование генов, ответственных за остпопороз Отек зрительного нерва, повреждения хрусталика Генетический отбор, синтетические импланты, химерные органы Повреждения внутренних органов Регенеративная медицина, клеточная терапия

17. Government.fizteh.ru