Brža sinteza gena: Sintetička DNK može biti ključ za bolju zdravstvenu zaštitu

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Januar 16, 2023

Sažetak uvida

Hemijska sinteza DNK i njeno sklapanje u gene, kola, pa čak i čitave genome revolucionirali su molekularnu biologiju. Ove tehnike su omogućile dizajniranje, izgradnju, testiranje, učenje iz grešaka i ponavljanje ciklusa dok se ne postigne željeni rezultat. Ovaj pristup je u srcu inovacije u sintetičkoj biologiji. 

Brži kontekst sinteze gena

Sinteza pretvara digitalni genetski kod u molekularnu DNK tako da istraživači mogu stvoriti i proizvesti velike količine genetskog materijala. Dostupni podaci o DNK su se proširili zahvaljujući tehnologiji sekvenciranja sljedeće generacije (NGS). Ovaj razvoj je doveo do povećanja bioloških baza podataka koje sadrže sekvence DNK iz svakog organizma i okoline. Istraživači sada mogu lakše izdvojiti, analizirati i modificirati ove sekvence zbog veće efikasnosti bioinformatičkog softvera.

Što više bioloških informacija naučnici imaju od "drveta života" (mreža genoma), to bolje razumiju kako su živa bića genetski povezana. Sekvencioniranje sljedeće generacije pomoglo nam je da bolje razumijemo bolesti, mikrobiom i genetsku raznolikost organizama. Ovaj bum sekvence takođe omogućava razvoj novih naučnih disciplina, kao što su metaboličko inženjerstvo i sintetička biologija. Pristup ovim informacijama ne samo da poboljšava trenutnu dijagnostiku i terapiju, već i utire put za nova medicinska otkrića koja će imati trajni utjecaj na zdravlje ljudi. 

Osim toga, sintetička biologija ima potencijal da utiče na mnoga područja, kao što je stvaranje novih lijekova, materijala i proizvodnih procesa. Konkretno, sinteza gena je jedna od obećavajućih tehnologija koje pomažu u izgradnji i promjeni 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 dali uzorku organizama jedinstvene osobine ili sposobnosti.

Ometajući uticaj

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

Naučnik Alexander Sandahl je 2021. razvio novi patentirani način za brzu i efikasnu proizvodnju ovih građevinskih blokova za proizvodnju DNK, značajno ubrzavajući proces prije nego što se ove komponente raspadnu. DNK sekvence se nazivaju oligonukleotidi, široko se koriste za identifikaciju bolesti, proizvodnju lijekova i druge medicinske i biotehnološke primjene. 

Jedna od vodećih biotehnoloških firmi specijaliziranih za proizvodnju sintetičke DNK je Twist Bioscience iz SAD-a. Kompanija povezuje oligonukleotide kako bi stvorila gene. Cijena oliga opada, kao i vrijeme potrebno za njihovu izradu. Od 2022. godine, trošak razvoja parova DNK baza iznosi samo devet centi. 

Twistova sintetička DNK može se naručiti online i poslati u laboratoriju za nekoliko dana, nakon čega se koristi za stvaranje ciljnih molekula, koji su gradivni blokovi za nove prehrambene artikle, gnojiva, industrijske proizvode i lijekove. Ginkgo Bioworks, kompanija za inženjering ćelija čija je vrijednost 25 milijardi dolara, jedan je od Twist-ovih glavnih klijenata. U međuvremenu, 2022. godine, Twist je lansirao dvije kontrole sintetičke DNK za virus ljudskih boginja majmuna kako bi pomogao istraživačima da razviju vakcine i tretmane. 

Implikacije brže sinteze gena

Šire implikacije brže sinteze gena mogu uključivati: 

• Ubrzana identifikacija virusa koji izazivaju pandemije i epidemije, što dovodi do pravovremenog razvoja vakcina.
• Više biotehnologije i startupa koji se fokusiraju na tehnologije sinteze gena u partnerstvu s biofarmaceutskim firmama.
• Vlade se utrkuju s ulaganjem u svoje laboratorije za sintetičku DNK kako bi razvile lijekove i industrijske materijale.
• Cijena sintetičke DNK postaje sve niža, što dovodi do demokratizacije genetskih istraživanja. Ovaj trend također može dovesti do većeg broja biohakera koji žele eksperimentirati na sebi.
• Povećana genetička istraživanja koja rezultiraju bržim razvojem tehnologija za uređivanje gena i terapije, kao što je CRISPR/Cas9.

Pitanja koja treba razmotriti

• Koje su druge prednosti masovne proizvodnje sintetičke DNK?
• Kako vlade treba da regulišu ovaj sektor da bi ostao etički?