การสังเคราะห์ยีนเร็วขึ้น: DNA สังเคราะห์อาจเป็นกุญแจสำคัญในการดูแลสุขภาพที่ดีขึ้น

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• January 16, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

การสังเคราะห์ทางเคมีของ DNA และการรวมตัวกันเป็นยีน วงจร และแม้แต่จีโนมทั้งหมดได้ปฏิวัติอณูชีววิทยา เทคนิคเหล่านี้ทำให้สามารถออกแบบ สร้าง ทดสอบ เรียนรู้จากข้อผิดพลาด และทำซ้ำวงจรจนกว่าจะบรรลุผลลัพธ์ที่ต้องการ วิธีการนี้เป็นหัวใจสำคัญของนวัตกรรมชีววิทยาสังเคราะห์ 

บริบทการสังเคราะห์ยีนที่เร็วขึ้น

การสังเคราะห์เปลี่ยนรหัสพันธุกรรมดิจิทัลให้เป็นโมเลกุล DNA เพื่อให้นักวิจัยสามารถสร้างและผลิตสารพันธุกรรมในปริมาณมากได้ ข้อมูล DNA ที่มีอยู่ได้ขยายออกไปด้วยเทคโนโลยีการหาลำดับยุคหน้า (NGS) การพัฒนานี้นำไปสู่การเพิ่มฐานข้อมูลทางชีววิทยาที่มีลำดับดีเอ็นเอจากทุกสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ขณะนี้นักวิจัยสามารถแยก วิเคราะห์ และแก้ไขลำดับเหล่านี้ได้ง่ายขึ้นเนื่องจากซอฟต์แวร์ชีวสารสนเทศมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ยิ่งนักวิทยาศาสตร์มีข้อมูลทางชีววิทยาจาก "ต้นไม้แห่งชีวิต" (เครือข่ายของจีโนม) มากเท่าไร พวกเขาก็ยิ่งเข้าใจว่าสิ่งมีชีวิตมีความเกี่ยวข้องกันทางพันธุกรรมอย่างไร การหาลำดับยุคต่อไปช่วยให้เราเข้าใจโรค ไมโครไบโอม และความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตได้ดีขึ้น ความเจริญต่อเนื่องนี้ยังช่วยให้สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ เช่น วิศวกรรมเมแทบอลิซึมและชีววิทยาสังเคราะห์สามารถเติบโตได้ การเข้าถึงข้อมูลนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงการวินิจฉัยและการรักษาในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังเป็นการปูทางไปสู่ความก้าวหน้าทางการแพทย์ใหม่ๆ ที่จะส่งผลระยะยาวต่อสุขภาพของมนุษย์อีกด้วย 

นอกจากนี้ ชีววิทยาสังเคราะห์ยังมีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบต่อหลายด้าน เช่น การสร้างยา วัสดุ และกระบวนการผลิตใหม่ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสังเคราะห์ยีนเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มว่าจะช่วยสร้างและเปลี่ยนแปลงลำดับพันธุกรรมได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งนำไปสู่การค้นพบหน้าที่ทางชีววิทยาใหม่ๆ ตัวอย่างเช่น นักชีววิทยามักจะถ่ายโอนยีนข้ามสิ่งมีชีวิตเพื่อทดสอบสมมติฐานทางพันธุกรรมหรือให้ตัวอย่างลักษณะหรือความสามารถเฉพาะของสิ่งมีชีวิต

ผลกระทบก่อกวน

ลำดับดีเอ็นเอสั้นที่สังเคราะห์ทางเคมีมีความสำคัญเนื่องจากมีความหลากหลาย สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัย โรงพยาบาล และอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น พวกมันถูกใช้เพื่อระบุไวรัส COVID-19 ฟอสฟอรามิไดต์เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในการผลิตลำดับดีเอ็นเอ แต่ก็ไม่เสถียรและแตกตัวเร็ว

ในปี 2021 นักวิทยาศาสตร์ Alexander Sandahl ได้พัฒนาวิธีใหม่ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรในการผลิตชิ้นส่วนประกอบเหล่านี้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสำหรับการผลิต DNA ซึ่งช่วยเร่งกระบวนการได้อย่างมากก่อนที่ส่วนประกอบเหล่านี้จะสลายตัว ลำดับดีเอ็นเอเรียกว่าโอลิโกนิวคลีโอไทด์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการระบุโรค การผลิตยา และการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพอื่นๆ 

หนึ่งในบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพชั้นนำที่เชี่ยวชาญด้านการผลิต DNA สังเคราะห์คือ Twist Bioscience ซึ่งมีฐานอยู่ที่สหรัฐอเมริกา บริษัทเชื่อมโยงโอลิโกนิวคลีโอไทด์เข้าด้วยกันเพื่อสร้างยีน ราคาของโอลิโกกำลังลดลงเช่นเดียวกับเวลาที่ใช้ในการผลิต ในปี 2022 ค่าใช้จ่ายในการพัฒนาคู่เบสของ DNA อยู่ที่ XNUMX เซ็นต์เท่านั้น 

DNA สังเคราะห์ของ Twist สามารถสั่งซื้อทางออนไลน์และส่งไปยังห้องแล็บได้ภายในไม่กี่วัน หลังจากนั้นจะใช้ในการสร้างโมเลกุลเป้าหมาย ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับรายการอาหาร ปุ๋ย ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม และยาใหม่ๆ Ginkgo Bioworks บริษัทวิศวกรรมเซลล์ที่มีมูลค่า 25 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ เป็นหนึ่งในลูกค้ารายใหญ่ของ Twist ในขณะเดียวกัน ในปี 2022 Twist ได้เปิดตัวตัวควบคุม DNA สังเคราะห์ XNUMX ตัวสำหรับไวรัสฝีในมนุษย์ เพื่อช่วยนักวิจัยในการพัฒนาวัคซีนและการรักษา 

ผลกระทบของการสังเคราะห์ยีนที่เร็วขึ้น

ความหมายที่กว้างขึ้นของการสังเคราะห์ยีนที่เร็วขึ้นอาจรวมถึง: 

• การระบุไวรัสที่ก่อให้เกิดการแพร่ระบาดและโรคระบาดอย่างรวดเร็วทำให้การพัฒนาวัคซีนทันเวลามากขึ้น
• เทคโนโลยีชีวภาพและสตาร์ทอัพจำนวนมากขึ้นที่มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการสังเคราะห์ยีนโดยร่วมมือกับบริษัทชีวเภสัชกรรม
• รัฐบาลต่างเร่งลงทุนในห้องปฏิบัติการ DNA สังเคราะห์ของตนเพื่อพัฒนายาและวัสดุอุตสาหกรรม
• ต้นทุนของ DNA สังเคราะห์ถูกลง นำไปสู่การทำให้การวิจัยทางพันธุกรรมเป็นประชาธิปไตย แนวโน้มนี้ยังสามารถนำไปสู่แฮ็กเกอร์ที่ต้องการทดลองด้วยตนเองมากขึ้น
• การวิจัยทางพันธุกรรมที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดการพัฒนาที่รวดเร็วขึ้นในเทคโนโลยีการแก้ไขยีนและการบำบัด เช่น CRISPR/Cas9

คำถามที่ต้องพิจารณา

• ประโยชน์อื่น ๆ ของ DNA สังเคราะห์ที่ผลิตจำนวนมากคืออะไร?
• รัฐบาลควรควบคุมภาคส่วนนี้อย่างไรเพื่อให้ยังคงมีจริยธรรม