Quantumrun

KREDIT ZA SLIKE:

Istockphoto

Brža sinteza gena: Sintetička DNK mogla bi biti ključ za bolju zdravstvenu skrb

Znanstvenici ubrzano prate proizvodnju umjetnih gena kako bi brzo razvili lijekove i riješili globalne zdravstvene krize.

Autor:
ime autora
Quantumrun Foresight
16. 2023. XNUMX.

Sažetak uvida

Kemijska sinteza DNK i njeno sastavljanje u gene, sklopove, pa čak i čitave genome revolucionirali su molekularnu biologiju. Ove su tehnike omogućile projektiranje, izgradnju, testiranje, učenje na pogreškama i ponavljanje ciklusa dok se ne postigne željeni ishod. Ovaj pristup je u srcu inovacije sintetičke biologije.

Kontekst brže sinteze gena

Sinteza pretvara digitalni genetski kod u molekularnu DNK tako da istraživači mogu stvoriti i proizvesti velike količine genetskog materijala. Dostupni DNK podaci prošireni su zahvaljujući tehnologiji sekvenciranja sljedeće generacije (NGS). Ovaj razvoj doveo je do porasta bioloških baza podataka koje sadrže sekvence DNK iz svakog organizma i okoliša. Istraživači sada mogu lakše izdvojiti, analizirati i modificirati te sekvence zahvaljujući većoj učinkovitosti bioinformatičkog softvera.

Što znanstvenici imaju više bioloških informacija o "drvetu života" (mreža genoma), to bolje razumiju kako su živa bića genetski povezana. Sekvenciranje sljedeće generacije pomoglo nam je da bolje razumijemo bolesti, mikrobiom i genetsku raznolikost organizama. Ovaj procvat slijeda također omogućuje rast novih znanstvenih disciplina, kao što su metabolički inženjering i sintetička biologija. Pristup ovim informacijama ne poboljšava samo trenutnu dijagnostiku i terapiju, već također utire put novim medicinskim otkrićima koja će imati trajan učinak na ljudsko zdravlje.

Osim toga, sintetička biologija ima potencijal utjecati na mnoga područja, poput stvaranja novih lijekova, materijala i proizvodnih procesa. Konkretno, sinteza gena je jedna od obećavajućih tehnologija koja pomaže u izgradnji i mijenjanju genetskih sekvenci vrlo brzo, što dovodi do otkrića novih bioloških funkcija. Na primjer, biolozi često prenose gene preko organizama kako bi testirali genetske hipoteze ili uzorcima organizama dali jedinstvene osobine ili sposobnosti.

Razarajući učinak

Kemijski sintetizirane kratke sekvence DNA bitne su jer su svestrane. Mogu se koristiti u istraživačkim laboratorijima, bolnicama i industriji. Na primjer, korišteni su za identifikaciju virusa COVID-19. Fosforamiditi su neophodni građevni blokovi u proizvodnji DNK sekvenci, ali su nestabilni i brzo se lome.

Godine 2021. znanstvenik Alexander Sandahl razvio je novi patentirani način za brzu i učinkovitu proizvodnju ovih građevnih blokova za proizvodnju DNK, značajno ubrzavajući proces prije nego što se te komponente raspadnu. Sekvence DNA nazivaju se oligonukleotidi, naširoko se koriste za identifikaciju bolesti, proizvodnju lijekova i druge medicinske i biotehnološke primjene.

Jedna od vodećih biotehnoloških tvrtki specijaliziranih za proizvodnju sintetičke DNK je Twist Bioscience sa sjedištem u SAD-u. Tvrtka povezuje oligonukleotide kako bi stvorila gene. Cijena oligosa opada, kao i vrijeme potrebno za njihovu proizvodnju. Od 2022. godine cijena razvoja parova baza DNK iznosi samo devet centi.

Twistova sintetička DNK može se naručiti online i poslati u laboratorij za nekoliko dana, nakon čega se koristi za stvaranje ciljnih molekula, koje su građevni blokovi za nove prehrambene artikle, gnojiva, industrijske proizvode i lijekove. Ginkgo Bioworks, tvrtka za stanični inženjering čija se vrijednost procjenjuje na 25 milijardi USD, jedan je od Twistovih glavnih klijenata. U međuvremenu, 2022., Twist je lansirao dvije sintetičke DNK kontrole za ljudski virus majmunskih boginja kako bi pomogao istraživačima da razviju cjepiva i tretmane.

Implikacije brže sinteze gena

Šire implikacije brže sinteze gena mogu uključivati:

Ubrzana identifikacija virusa koji uzrokuju pandemije i epidemije, što dovodi do pravodobnijeg razvoja cjepiva.
Više biotehnoloških i startupa usmjerenih na tehnologije sinteze gena u partnerstvu s biofarmačkim tvrtkama.
Vlade se utrkuju ulagati u svoje laboratorije za sintetičku DNK kako bi razvile lijekove i industrijske materijale.
Cijena sintetičke DNK postaje niža, što dovodi do demokratizacije genetskih istraživanja. Ovaj trend također može dovesti do više biohakera koji žele eksperimentirati na sebi.
Povećana genetska istraživanja koja rezultiraju bržim razvojem tehnologija za uređivanje gena i terapije, kao što je CRISPR/Cas9.