La programmation informatique et la synthèse de gènes semblent avoir peu en commun. Mais selon Andrew Steckl, professeur à l'Université de Cincinnati, un éminent chercheur de l'Ohio, les progrès technologiques dans le premier le rendent optimiste quant à la possibilité de fabriquer des gènes à grande échelle.

Steckl et son étudiant, Joseph Riolo, ont utilisé l'histoire du développement des micropuces et des plates-formes logicielles informatiques à grande échelle comme modèle prédictif pour comprendre un autre système complexe, la biologie synthétique. Steckl a déclaré que le projet avait été inspiré par les commentaires d'un autre étudiant de son groupe, Eliot Gomez.

"Aucune analogie n'est parfaite. L'ADN ne répond pas à certaines définitions du code numérique", a déclaré Riolo, "mais il existe de nombreuses façons de comparer le génome et le code logiciel."

Leur analyse a été publiée dans la revue Scientific Reports.

Selon l'étude de l'UC, la biologie synthétique a le potentiel d'être "la prochaine avancée technologique humaine d'époque après la microélectronique et Internet". Ses applications sont illimitées, de la création de nouveaux biocarburants au développement de nouveaux traitements médicaux.

Les scientifiques de l'Institut J. Craig Venter ont créé le premier organisme synthétique en 2010 lorsqu'ils ont transplanté un génome artificiel de Mycoplasma mycoides dans une autre cellule bactérienne. Ce génome artificiel relativement simple a mis 15 ans à se développer pour un coût de plus de 40 millions de dollars.

Mais en utilisant le développement de puces informatiques comme guide, Steckl a déclaré que nous pouvons en déduire que la vitesse et les coûts de production d'une vie synthétique similaire pourraient suivre une trajectoire similaire à celle des performances et du coût de l'électronique au fil du temps.

L'article met en évidence la comparaison et les similitudes entre les langages de codage biologique et numérique en termes d'alphabet, de mots et de phrases. Cependant, les auteurs soulignent que le codage de l'ADN - les combinaisons d'adénine, de guanine, de thymine et de cytosine qui composent un génome - ne raconte qu'une partie de l'histoire complexe des gènes et omet des choses comme l'épigénétique.

"Deuxièmement, la fonctionnalité des bio-organismes peut être décrite comme ascendante, distribuée, auto-réplicative et non déterministe ; alors que la conception et la fonctionnalité des systèmes informatiques sont descendantes, concentrées, pas (encore) auto-réplicantes et déterministes " dit l'étude.

"Il y a toutes sortes de mises en garde, mais nous avons besoin d'une comparaison d'ordre zéro pour commencer dans cette voie", a déclaré Steckl, un éminent professeur de recherche qui occupe des postes conjoints en génie électrique, en génie biomédical et en génie des matériaux au College of Engineering and Applied de l'UC. Sciences.

« Pouvons-nous comparer la complexité de la programmation d'un avion de chasse ou d'un rover martien à la complexité associée à la création du génome d'une bactérie ? Steckl a demandé. "Sont-ils du même ordre ou sont-ils sensiblement plus compliqués ?

"Soit les organismes biologiques sont bien plus compliqués et représentent la "programmation" la plus compliquée qui ait jamais été faite - il n'y a donc aucun moyen de la dupliquer artificiellement - soit ils sont peut-être du même ordre que la création du codage d'un F-35 avion de chasse ou une voiture de luxe, alors c'est peut-être possible."

La loi de Moore est un modèle prédictif pour l'avancement des puces informatiques. Nommé en l'honneur de l'informaticien Gordon Moore, co-fondateur d'Intel, il suggère que les progrès technologiques permettent une croissance exponentielle des transistors sur une seule puce informatique.

Et 55 ans après que Moore a rédigé sa théorie, nous la voyons toujours à l'œuvre dans les micropuces tridimensionnelles, même si les avancées offrent des avantages moindres en termes de performances et de réduction de puissance que les avancées précédentes.

Depuis 2010, selon l'étude, le prix de l'édition des gènes et de la synthèse des génomes a diminué d'environ la moitié tous les deux ans, comme le suggère la loi de Moore.

"Cela signifierait que la synthèse d'un génome humain artificiel pourrait coûter environ 1 million de dollars et que des applications plus simples comme une bactérie personnalisée pourraient être synthétisées pour aussi peu que 4 000 dollars", ont déclaré les auteurs dans l'étude.

"Cette combinaison de complexité surmontable et de coût modéré justifie l'enthousiasme académique pour la biologie synthétique et continuera d'inspirer l'intérêt pour les règles de la vie", conclut l'étude.

De même, Steckl a déclaré que la bio-ingénierie pourrait devenir une partie intégrante de pratiquement toutes les industries et sciences de la même manière que l'informatique est passée d'une discipline de niche à un élément essentiel de la plupart des sciences.

"Je vois une corrélation entre la façon dont l'informatique a évolué en tant que discipline. Maintenant, vous voyez l'informatique lourde dans toutes les disciplines scientifiques", a déclaré Steckl. "Je vois quelque chose de similaire se produire dans le monde de la biologie et de la bio-ingénierie. La biologie est partout. Il sera intéressant de voir comment ces choses évoluent."

Steckl et Riolo conviennent que la capacité de créer une vie artificielle ne porte pas nécessairement le fardeau ou l'autorité morale pour le faire.

"Ce n'est pas quelque chose à prendre à la légère", a déclaré Steckl. "Ce n'est pas aussi simple que nous devrions le faire parce que nous pouvons le faire. Il faut aussi considérer les implications philosophiques ou même religieuses."