Quantumrun

ЗУРГИЙН ЗЭЭЛ:

iStock

Илүү хурдан генийн синтез: Синтетик ДНХ нь эрүүл мэндийг сайжруулах түлхүүр байж магадгүй юм

Эрдэмтэд эмийг хурдан боловсруулж, дэлхийн эрүүл мэндийн хямралыг шийдвэрлэхийн тулд хиймэл генийн үйлдвэрлэлийг хурдасгаж байна.

Зохиогчийн тухай:
Зохиогчийн нэр
Quantumrun Foresight
Нэгдүгээр 16, 2023

Үзэл баримтлалын хураангуй

ДНХ-ийн химийн нийлэгжилт, түүнийг ген, хэлхээ, тэр ч байтугай бүхэл бүтэн геном болгон нэгтгэсэн нь молекулын биологид хувьсгал хийсэн. Эдгээр техникүүд нь загвар зохион бүтээх, бүтээх, турших, алдаанаасаа суралцах, хүссэн үр дүнд хүрэх хүртэл мөчлөгийг давтах боломжтой болгосон. Энэхүү хандлага нь синтетик биологийн инновацийн гол цөм юм.

Илүү хурдан генийн синтезийн контекст

Синтез нь дижитал генетикийн кодыг молекул ДНХ болгон хувиргаснаар судлаачид их хэмжээний генетикийн материалыг үүсгэж, үйлдвэрлэх боломжтой. Боломжтой ДНХ-ийн өгөгдөл нь дараагийн үеийн дараалал тогтоох (NGS) технологийн ачаар өргөжсөн. Энэхүү хөгжил нь бүх организм, хүрээлэн буй орчны ДНХ-ийн дарааллыг агуулсан биологийн мэдээллийн санг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Судлаачид биоинформатикийн програм хангамжийн илүү үр дүнтэй байдлын ачаар эдгээр дарааллыг илүү хялбархан гаргаж, дүн шинжилгээ хийж, өөрчлөх боломжтой болсон.

Эрдэмтэд "амьдралын мод"-оос (геномын сүлжээ) биологийн мэдээлэл хэдий чинээ их байна, төдий чинээ амьд биетүүд генетикийн хувьд ямар холбоотой байдгийг илүү сайн ойлгодог. Дараагийн үеийн дараалал нь өвчин, микробиом, организмын генетикийн олон янз байдлыг илүү сайн ойлгоход бидэнд тусалсан. Энэхүү дарааллын өсөлт нь бодисын солилцооны инженерчлэл, синтетик биологи зэрэг шинжлэх ухааны шинэ салбаруудыг хөгжүүлэх боломжийг олгодог. Энэхүү мэдээллийг олж авах нь одоогийн оношилгоо, эмчилгээний аргуудыг сайжруулаад зогсохгүй хүний эрүүл мэндэд байнгын нөлөө үзүүлэх анагаах ухааны шинэ ололт амжилтад хүрэх замыг нээж байна.

Нэмж дурдахад синтетик биологи нь шинэ эм, материал, үйлдвэрлэлийн процессыг бий болгох гэх мэт олон салбарт нөлөөлөх чадвартай. Ялангуяа генийн синтез нь генетикийн дарааллыг маш хурдан бий болгож, өөрчлөхөд тусалдаг ирээдүйтэй технологийн нэг бөгөөд биологийн шинэ функцуудыг нээхэд хүргэдэг. Жишээлбэл, биологичид генетикийн таамаглалыг шалгах эсвэл түүвэр организмд өвөрмөц шинж чанар, чадварыг өгөхийн тулд организмд генийг шилжүүлдэг.

Сөрөг нөлөө

Химийн нийлэгжсэн богино ДНХ-ийн дараалал нь олон талт байдаг тул зайлшгүй шаардлагатай. Эдгээрийг судалгааны лаборатори, эмнэлэг, үйлдвэрлэлд ашиглаж болно. Жишээлбэл, тэдгээрийг COVID-19 вирусыг тодорхойлоход ашигласан. Фосфорамидитууд нь ДНХ-ийн дарааллыг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай барилгын материал боловч тогтворгүй бөгөөд хурдан эвдэрдэг.

2021 онд эрдэмтэн Александр Сандал ДНХ үйлдвэрлэхэд зориулж эдгээр барилгын блокуудыг хурдан бөгөөд үр дүнтэй үйлдвэрлэх шинэ патентлагдсан аргыг боловсруулж, эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд задрахаас өмнө үйл явцыг ихээхэн хурдасгасан. ДНХ-ийн дарааллыг олигонуклеотид гэж нэрлэдэг бөгөөд өвчин эмгэгийг тодорхойлох, эм үйлдвэрлэх, бусад анагаах ухаан, биотехнологийн хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг.

Синтетик ДНХ үйлдвэрлэх чиглэлээр мэргэшсэн биотехнологийн тэргүүлэгч пүүсүүдийн нэг бол АНУ-д төвтэй Twist Bioscience юм. Тус компани олигонуклеотидуудыг хооронд нь холбож, ген үүсгэдэг. Олигогийн үнэ буурч, үүнийг хийхэд зарцуулдаг хугацаа нь буурч байна. 2022 оны байдлаар ДНХ-ийн суурь хосыг хөгжүүлэх зардал ердөө есөн цент байна.

Twist-ийн синтетик ДНХ-ийг онлайнаар захиалж, хэдэн өдрийн дотор лабораторид илгээж, дараа нь шинэ хүнсний бүтээгдэхүүн, бордоо, үйлдвэрийн бүтээгдэхүүн, эм бэлдмэлийн барилгын материал болох зорилтот молекулуудыг бий болгоход ашигладаг. Ginkgo Bioworks, эсийн инженерийн фирм нь 25 тэрбум долларын үнэ цэнэтэй бөгөөд Twist-ийн томоохон үйлчлүүлэгчдийн нэг юм. Үүний зэрэгцээ, Twist 2022 онд хүний сармагчингийн вирүсийн хоёр синтетик ДНХ-ийн хяналтыг эхлүүлсэн бөгөөд энэ нь судлаачдад вакцин, эмчилгээ боловсруулахад туслах зорилготой юм.

Илүү хурдан генийн синтезийн үр дагавар

Илүү хурдан генийн синтезийн үр дагавар нь дараахь зүйлийг агуулж болно.

Цар тахал, тахал үүсгэдэг вирусыг хурдасгах нь вакциныг цаг тухайд нь боловсруулахад хүргэдэг.
Биофарма фирмүүдтэй хамтран генийн синтезийн технологид анхаарлаа хандуулдаг биотехнологиуд болон гарааны бизнесүүд.
Засгийн газрууд эм, үйлдвэрлэлийн материал үйлдвэрлэхийн тулд өөрсдийн синтетик ДНХ-ийн лабораторид хөрөнгө оруулахаар уралдаж байна.
Синтетик ДНХ-ийн өртөг багасч, генетикийн судалгааг ардчилсан болгоход хүргэж байна. Энэ хандлага нь өөр дээрээ туршилт хийхийг хүсдэг биохакеруудыг илүү ихээр үүсгэж болзошгүй юм.
CRISPR/Cas9 гэх мэт ген засварлах, эмчилгээний технологиуд илүү хурдацтай хөгжиж буй генетикийн судалгааг нэмэгдүүлсэн.