Vinniger geensintese: Sintetiese DNA kan die sleutel tot beter gesondheidsorg wees

• Author:
• Author naam

  Quantumrun Foresight
• 16 Januarie 2023

Insig opsomming

Die chemiese sintese van DNS en die samestelling daarvan in gene, stroombane en selfs hele genome het die molekulêre biologie 'n rewolusie veroorsaak. Hierdie tegnieke het dit moontlik gemaak om te ontwerp, te bou, te toets, uit foute te leer en die siklus te herhaal totdat die gewenste uitkoms bereik is. Hierdie benadering is die kern van sintetiese biologie-innovasie. 

Vinniger geen sintese konteks

Sintese verander digitale genetiese kode in molekulêre DNA sodat navorsers groot hoeveelhede genetiese materiaal kan skep en produseer. Die beskikbare DNS-data het uitgebrei danksy volgende-generasie volgordebepaling (NGS) tegnologieë. Hierdie ontwikkeling het gelei tot 'n toename in biologiese databasisse wat DNS-volgordes van elke organisme en omgewing bevat. Navorsers kan nou hierdie reekse makliker onttrek, ontleed en wysig as gevolg van die groter doeltreffendheid in bioinformatika-sagteware.

Hoe meer biologiese inligting wetenskaplikes van die "boom van die lewe" (die netwerk van genome) het, hoe beter verstaan ​​hulle hoe lewende dinge geneties verwant is. Volgende-generasie volgordebepaling het ons gehelp om siektes, die mikrobioom en die genetiese diversiteit van organismes beter te verstaan. Hierdie reeksoplewing stel ook nuwe wetenskaplike dissiplines, soos metaboliese ingenieurswese en sintetiese biologie, in staat om te groei. Toegang tot hierdie inligting verbeter nie net huidige diagnostiek en terapeutika nie, maar baan ook die weg vir nuwe mediese deurbrake wat 'n blywende impak op menslike gesondheid sal hê. 

Boonop het sintetiese biologie die potensiaal om baie gebiede te beïnvloed, soos die skep van nuwe medisyne, materiale en vervaardigingsprosesse. Veral geensintese is een van die belowende tegnologieë wat help om genetiese volgordes baie vinnig te bou en te verander, wat lei tot ontdekkings van nuwe biologiese funksies. Byvoorbeeld, bioloë dra dikwels gene oor organismes oor om genetiese hipoteses te toets of om monsterorganismes unieke eienskappe of vermoëns te gee.

Ontwrigtende impak

Chemies gesintetiseerde kort DNS-volgordes is noodsaaklik omdat hulle veelsydig is. Hulle kan in navorsingslaboratoriums, hospitale en industrie gebruik word. Hulle is byvoorbeeld gebruik om die COVID-19-virus te identifiseer. Fosforamidiete is noodsaaklike boustene in die produksie van DNA-volgordes, maar hulle is onstabiel en breek vinnig.

In 2021 het wetenskaplike Alexander Sandahl 'n nuwe gepatenteerde manier ontwikkel om hierdie boustene vinnig en doeltreffend vir DNA-produksie te vervaardig, wat die proses aansienlik bespoedig voordat hierdie komponente disintegreer. Die DNA-volgordes word oligonukleotiede genoem, wat wyd gebruik word vir die identifisering van siektes, die vervaardiging van medisyne en ander mediese en biotegnologiese toepassings. 

Een van die voorste biotegnologiefirmas wat spesialiseer in vervaardiging van sintetiese DNS is Twist Bioscience in die VSA. Die maatskappy koppel oligonukleotiede aan mekaar om gene te skep. Die prys vir oligo's is besig om te daal, asook die tyd wat dit neem om dit te maak. Vanaf 2022 is die koste om DNS-basispare te ontwikkel slegs nege sent. 

Twist se sintetiese DNA kan aanlyn bestel word en binne dae na 'n laboratorium gestuur word, waarna dit gebruik word om teikenmolekules te skep, wat die boustene is vir nuwe voedselitems, kunsmis, industriële produkte en medisyne. Ginkgo Bioworks, 'n sel-ingenieursfirma ter waarde van USD $25 miljard, is een van Twist se groot kliënte. Intussen het Twist in 2022 twee sintetiese DNS-kontroles vir die menslike aappokkievirus bekendgestel om navorsers te help om entstowwe en behandelings te ontwikkel. 

Implikasies van vinniger geensintese

Wyer implikasies van vinniger geensintese kan die volgende insluit: 

• Die versnelde identifikasie van virusse wat pandemies en epidemies veroorsaak, wat lei tot die meer tydige ontwikkeling van entstowwe.
• Meer biotegnologieë en nuwe ondernemings wat fokus op geensintese-tegnologieë in vennootskap met biofarma-firmas.
• Regerings jaag om in hul onderskeie sintetiese DNA-laboratoriums te belê om medisyne en industriële materiale te ontwikkel.
• Die koste van sintetiese DNA word laer, wat lei tot die demokratisering van genetiese navorsing. Hierdie tendens kan ook lei tot meer biokrakers wat op hulself wil eksperimenteer.
• Verhoogde genetiese navorsing wat lei tot vinniger ontwikkelings in geenredigering en terapietegnologieë, soos CRISPR/Cas9.

Vrae om te oorweeg

• Wat is die ander voordele van massaproduserende sintetiese DNA?
• Hoe moet regerings hierdie sektor reguleer sodat dit eties bly?