Hurtigere gensyntese: Syntetisk DNA kan være nøglen til bedre sundhedspleje

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• Januar 16, 2023

Oversigt over indsigt

Den kemiske syntese af DNA og dets samling i gener, kredsløb og endda hele genomer har revolutioneret molekylærbiologien. Disse teknikker har gjort det muligt at designe, bygge, teste, lære af fejl og gentage cyklussen, indtil det ønskede resultat er opnået. Denne tilgang er kernen i syntetisk biologi innovation. 

Hurtigere gensyntese kontekst

Syntese gør digital genetisk kode til molekylært DNA, så forskere kan skabe og producere store mængder genetisk materiale. De tilgængelige DNA-data er udvidet takket være næste generations sekventeringsteknologier (NGS). Denne udvikling har ført til en stigning i biologiske databaser indeholdende DNA-sekvenser fra enhver organisme og miljø. Forskere kan nu udtrække, analysere og ændre disse sekvenser lettere på grund af den større effektivitet i bioinformatiksoftware.

Jo mere biologisk information forskerne har fra "livets træ" (netværket af genomer), jo bedre forstår de, hvordan levende ting er genetisk beslægtet. Næste generations sekventering har hjulpet os til bedre at forstå sygdomme, mikrobiomet og den genetiske mangfoldighed af organismer. Denne sekvensboom gør det også muligt for nye videnskabelige discipliner, såsom stofskifteteknik og syntetisk biologi, at vokse. Adgang til disse oplysninger forbedrer ikke kun den nuværende diagnostik og behandling, men baner også vejen for nye medicinske gennembrud, som vil have en varig indvirkning på menneskers sundhed. 

Derudover har syntetisk biologi potentialet til at påvirke mange områder, såsom at skabe ny medicin, materialer og fremstillingsprocesser. Især gensyntese er en af ​​de lovende teknologier, der hjælper med at opbygge og ændre genetiske sekvenser meget hurtigt, hvilket fører til opdagelser af nye biologiske funktioner. For eksempel overfører biologer ofte gener på tværs af organismer for at teste genetiske hypoteser eller give prøveorganismer unikke egenskaber eller evner.

Forstyrrende påvirkning

Kemisk syntetiserede korte DNA-sekvenser er essentielle, fordi de er alsidige. De kan bruges i forskningslaboratorier, hospitaler og industri. For eksempel blev de brugt til at identificere COVID-19-virussen. Phosphoramiditter er nødvendige byggesten i produktionen af ​​DNA-sekvenser, men de er ustabile og går hurtigt i stykker.

I 2021 udviklede videnskabsmanden Alexander Sandahl en ny patenteret måde til hurtigt og effektivt at fremstille disse byggesten til DNA-produktion, hvilket markant fremskynde processen, før disse komponenter går i opløsning. DNA-sekvenserne kaldes oligonukleotider, der i vid udstrækning anvendes til at identificere sygdomme, fremstille lægemidler og andre medicinske og bioteknologiske anvendelser. 

En af de førende biotekvirksomheder, der specialiserer sig i fremstilling af syntetisk DNA, er det amerikanske Twist Bioscience. Virksomheden forbinder oligonukleotider sammen for at skabe gener. Prisen for oligoer er faldende, ligesom den tid det tager at lave dem. Fra 2022 er omkostningerne ved at udvikle DNA-basepar kun ni cent. 

Twists syntetiske DNA kan bestilles online og sendes til et laboratorium på få dage, hvorefter det bruges til at skabe målmolekyler, som er byggestenene til nye fødevarer, gødning, industriprodukter og medicin. Ginkgo Bioworks, et celleingeniørfirma til en værdi af 25 milliarder USD, er en af ​​Twists største kunder. I mellemtiden lancerede Twist i 2022 to syntetiske DNA-kontroller til den humane abekoppevirus for at hjælpe forskere med at udvikle vacciner og behandlinger. 

Implikationer af hurtigere gensyntese

Bredere implikationer af hurtigere gensyntese kan omfatte: 

• Den accelererede identifikation af vira, der forårsager pandemier og epidemier, hvilket fører til en mere rettidig udvikling af vacciner.
• Flere biotekvirksomheder og startups, der fokuserer på gensynteseteknologier i partnerskab med biofarmafirmaer.
• Regeringer kapløb om at investere i deres respektive syntetiske DNA-laboratorier for at udvikle medicin og industrielle materialer.
• Omkostningerne ved syntetisk DNA bliver lavere, hvilket fører til demokratisering af genetisk forskning. Denne tendens kan også føre til, at flere biohackere vil eksperimentere på sig selv.
• Øget genetisk forskning resulterer i hurtigere udvikling inden for genredigerings- og terapiteknologier, såsom CRISPR/Cas9.

Spørgsmål at overveje

• Hvad er de andre fordele ved at masseproducere syntetisk DNA?
• Hvordan bør regeringer regulere denne sektor, så den forbliver etisk?