06 лютого

Лабораторія у гаражі або біологія у стилі «зроби сам»

Автор: Катя Дробот

Певно, ті, хто починають свій ранок з розділу «Здоров’я» на порталі новин, уже втомилися чути про біохакінг. Однак мало хто знає, що перш ніж стати трендом у Кремнієвій долині, ця ідея не полягала у прийомі 150 пігулок на день, щоб стати досконалішою версією себе. Справді, останні півроку біохакінг упевнено підкорював стрічки новин, привертав увагу прихильників ЗСЖ, його обговорювали у соцмережах, по телебаченню, у салат-барах та тренажерних залах. Оскільки біохакінг не має конкретного визначення, ця скандальна модна течія об’єднала під таким терміном декілька різних напрямків. Для когось він про магічний коктейль із пігулок та медичні тести, для когось ­― про кіборгів та чіпування або про трекінг та лайфлоггінг. У класичному ж розумінні біохакінг, скоріше, cтосується ще одного інтригуючого напрямку, який в Україні поки що залишається поза фокусом уваги, ― Do It Yourself biology.

Флуоресцентні рослини та мікроорганізми? Це повсякдення DIY-біологів!

Більш відома як DIY-biology, ця галузь поєднує ентузіастів, які вирішили відійти від академічного мейнстриму та організовувати досліди поза науковими установами: у гаражах та аматорських лабораторіях.  Зазвичай це дослідження з молекулярної та синтетичної біології: створення флуоресцентних рослин та генетично модифікованих організмів. Популярним експериментом для початківців є модифікація геному кишечної палички Escherichia coli. Для цього її стерильно вирощують, нагрівають до 42 °С, а потім охолоджують на льоді. Після таких процедур у мембрані бактерії утворюються отвори. У цей час на неї наносять розчин із геном медузи, що відповідає за флуоресценцію. Поки кишечна паличка збентежено ремонтує свою мембрану, цей ген потрапляє всередину і вбудовується в її ДНК. Якщо експеримент проведено правильно, його результатом буде бактерія, що здатна світитися зеленим в ультрафіолеті.  

То хто ці люди, які вирішили перейти у наукове «підпілля»?

Згідно з Woodrow Wilson International Center for Scholars in Washington DC, 92 % DIY-біологів хоча б деякий час працювали у наукових установах або університетах; вони переважно молоді (36 % ― до 35 років, 78 % ― до 45 років); рівень їхньої освіти вищий за середній; багато хто з них і далі вивчає основи біотехнології;  19 % респондентів мають науковий ступінь.

Цікаво зазначити, що 28 % опитаних підтвердили, що вони вже виконують частину або всю свою роботу в академічних, корпоративних або державних лабораторіях, і тільки 6 % вважають, що їхні експерименти вимагають дотримання умов біобезпеки, оскільки загрожують здоров’ю людей.

Однією з глобальних організацій є DIYbio, яка цього року відзначатиме своє десятиріччя. Спільнота пропонує безкоштовні консультації з біобезпеки і має власний етичний кодекс. Там можна знайти сусідню групу ентузіастів та отримати поради від більш досвідчених практиків. У США є дві інші платформи ― BioCurious та Genspace

BioCurious ― це обладнана робоча лабораторія та бібліотека, місце зустрічі для вчених, ентузіастів, активістів і студентів, які прагнуть дешевого доступу до обладнання, матеріалів та робочого простору. На базі BioCurious діє навчальний центр із біотехнологій, акцентований на біобезпеці.

Genspace ― некомерційна організація, метою якої є просвітницька діяльність для всіх охочих. Вони застосовують методику STEM-освіти та влаштовують культурні заходи задля популяризації біотехнологій.

Найбільшою такою ініціативою в Європі є La Paillasse. Це  відкрита дослідницька лабораторія, яка ініціює наукові та мистецькі проекти, та сприяє розвитку вже існуючих. La Paillasse об'єднує тих, хто хоче експериментувати та цікавиться проблемами охорони здоров'я, навколишнього середовища, харчових продуктів, матеріалів, мистецтва, та ставить свободу дій, відкритість і міждисциплінарність у центрі цінностей спільноти.

І що, це дійсно працює?

Ще й як! Перш за все, DIY-рух не має бюрократичних обмежень, із якими стикаються науковці у державних установах. Хоча дослідження «гаражних» біологів не фінансуються державою, їх часто схвалює суспільство (як-от у випадку створення флуоресцентних організмів), яке готове підтримувати такі проекти грошима. Згідно з інформацією The Guardian, 69 % жителів США вважають, що вчені мають бути більш відкритими до людей. Саме таку позицію нині має DIY-товариство. Щоб розпочати експерименти, не обов’язково бути вченим, достатньо пройти курс на Coursera і знайти однодумців, щоб скинутися на недороге обладнання та приміщення. Однак у деяких регіонах світу такі лабораторії є незаконними. Наприклад, у Баварії (Німеччина) за DIY-експерименти можна потрапити за грати.

На перший погляд можна вирішити, що DIY-biology ― це лише трюки для дітей та марна трата часу, бо які визначні відкриття можна зробити у гаражі чи у себе на кухні? Втім, підпільні науковці роблять внесок у сферу охорони здоров’я та світову науку: наприклад, вони розробили дешеву альтернативу комерційним машинам для полімеразної ланцюгової реакції, а також створили недорогий прилад для діагностики малярії. Хоча легковажні розважальні проекти досі привертають більше уваги суспільства, ніж науково значущі роботи. Так, DIY-проект зі створення флуоресцентних рослин у 2012 році зібрав на краудфандингу $500 тисяч у громадських фондах, тоді як дешевий прилад для діагностики малярії ― у десять разів менше.

«Гаражна» лабораторія

Обладнати молекулярно-біологічну лабораторію в Україні складніше, ніж у країнах Європи чи США. В середньому ціни на імпортне устаткування або реактиви у 1,5-2 рази вищі, ніж за кордоном, через додаткові витрати на розмитнення, ПДВ та логістику.  Щоб зменшити вартість «гаражних» лабораторій, DIY-біологи вимушені імпровізувати: перетворювати мобільний телефон на кишеньковий мікроскоп, самотужки лагодити старі чи зламані прилади або використовувати замість інкубатора для росту бактерій при 37 °C власний лікоть.

Вартість устаткування лабораторії

Один із найдорожчих приладів — ПЛР-пристрій — можна замінити на декілька водяних бань із регульованою температурою, і це суттєво знизить його вартість. Олдскульні «гаражні» біологи віддають перевагу самостійно зробленим приладам — do it yourself. На сайтах DIY-товариств можна знайти інструкції, як зібрати мікроцентрифугу, прилад для електрофорезу, шейкер або навіть гармату для біобалістики (використовується для перенесення генів). Усе популярнішимим стають 3D-принтери, за допомогою яких можна створювати витратні матеріали, штативи тощо.

Іншою опцією є купівля матеріалів на інтернет-аукціонах (Ebay або Amazon). Якщо регулярно моніторити ціни на таких платформах, є шанс придбати необхідне обладнання дешевше, втім, все одно сплатити чималу суму за транспортування. Окрім цього можна звертатися до установ, які надають благодійну допомогу неприбутковим організаціям. Розвиток світових DIY-спільнот сприяє збору та поширенню таких лайфхаків. Їх та інші поради щодо перших кроків у DIY-biology можна знайти на сайтах DIY-bio та DIYhplus

Чи є в Україні DIY-спільнота?

У 2012 році в Києві першу спробу з організації DIY-товариства зробив Антон Кулага  ―  на той момент представник International Longevity Alliance. Нині Антон працює у Румунії, присвячує себе біоінформатиці та цікавиться темою старіння й способами радикального продовження життя. Ми звернулися до нього з проханням поділитися з нами своїм досвідом, і він люб’язно погодився:

Антоне, за фахом ви програміст? Що підштовхнуло вас до вивчення біології?

Бажання зробити внесок у дослідження старіння.

Програмувати я вже вмів (програмую зі шкільної лави, але за фахом я економіст-міжнародник), тому я освіжив знання біології та зайнявся біоінформатикою.

Нині з DIY біологією є термінологічна плутанина. З чим найчастіше плутають цей напрямок?

Зараз під DIY Bio та/або біохакінгом розуміють такі різні речі: аматорську молекулярну біологію (те, чим спочатку була DIY bio), quantify self (це коли людина на підставі результатів аналізів та даних про себе, намагається «хакнути» свою біологію) та рух боді-модифікаторів (ті, хто вживляють імпланти), тощо. Можна сказати, що ці напрямки «хакають біологію», різними методами.

У багатьох оглядах DIY біологів називають біохакерами. Чи доречна ця назва на ваш погляд?

Як на мене, так. Є хакерспейси в яких займаються залізом, є ком’юніті лаби і біохакерспейси, в яких займаються молекулярною біологією, біологічним обладнанням і пов'язаними з цим темами.

Чи доводилося вам працювати у закордонних DIY лабораторіях? Якщо так, що вам запам'яталося найбільш?

Мені доводилося працювати в звичайних лабораторіях. А ось біохакерспейси доводилося лише відвідувати. Найбільше запам'яталися нью-йоркський Genspace (мої приятелі є фаундерами цього простору) і паризький La Paillasse (більше вразив своїми розмірами, ніж проектами)

Ви вже мали намір популяризувати напрямок DIY біології в Україні. Скільки людей було з вами? Хто вони? (вік, рід занять)

Важко сказати. У нас було кілька «хвиль», спочали ми проводили міні-курси з молекулярки в дружньому колективі (там були люди від 20 до 35 років з різних сфер, чимало ІТшніків) і була спроба створити свою лабу — «Біотопію». Потім була друга хвиля (в основному студенти-біологи / хіміки / медики), але я її вже не застав, оскільки виїхав з України.

Що заважало розвитку? Які були труднощі у пошуку простору для діяльності?

Основна складність у тому, що це вимагає багато часу та фінансування. Окрім цього, непросто заручитися довірою лабораторій для проведення занять. До того ж обладнання або дороге (професійне), і вимагає фінансових ресурсів, або ж з DIY категорії, і вимагає багато зусиль на збірку та налаштування.

Чи можуть «гаражні» біологи бути корисними для науки в цілому?

Звісно. Аналогічно хакерспейсам вони можуть бути інкубаторами для багатьох цікавих проектів. Часто трапляється, що проекти зароджуються в біохакерспейсах, а потім мігрують в академічну науку.

Іншому виданню ви казали, що українській біології може допомогти громадянська наука. Що ви вкладаєте у це поняття?

Є значний інтерес до синтетичної біології і біогеронтологіі серед людей, які працюють в інших областях, у т.ч. серед програмістів. І ці люди можуть істотно допомагати як у своїх сферах компенсацій (програмування, машинне навчання і т.д.), так і матеріально (в цих сферах діяльності зарплата вище), або ж як активісти

Ваші поради DIY початківцям

Пройти онлайн курси та потім написати до різних лабораторій, щоб спробувати себе у волонтерських проектах, як в мокрих, так і в біоінформатичних лабах (на кшталт лаби, де я працюю зараз http://aging-research.group, у нас чимало волонтерів працюють віддалено).

З біологічних ресурсів рекомендую https://www.edx.org/course/introduction-biology-secret-life-mitx-7-00x-7 (сам з нього починав) та http://syntheticbiology1.com. Якщо немає лабораторного досвіду, найпростішим варіантом стане допомога програмуванням, аналізом даних і машинним навчанням. Є також непогані курси з біоінформатики і DeepLearning на Coursera.


Рекомендовані джерела:

https://www.nature.com/articles/d41586-017-08807-z Biohackers can boost trust in biology

https://www.nature.com/news/2010/101006/full/467650a.html Garage biotech: Life hackers
https://www.nature.com/news/the-diy-dilemma-1.14240 The DIY dilemmа

https://www.theguardian.com/higher-education-network/blog/2014/jun/16/diy-labs-exciting-alternative-university-science-research  DIY labs offer an agile alternative to university-based research

http://biocurious.org/

https://www.genspace.org

https://diybio.org/

diyhpl.us/wiki/diybio/faq/equipment/ 

http://diy-bio.com/