Rychlejší syntéza genů: Syntetická DNA může být klíčem k lepší zdravotní péči

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• Ledna 16, 2023

Shrnutí statistik

Chemická syntéza DNA a její sestavení do genů, obvodů a dokonce celých genomů způsobilo revoluci v molekulární biologii. Tyto techniky umožnily navrhovat, stavět, testovat, učit se z chyb a opakovat cyklus, dokud není dosaženo požadovaného výsledku. Tento přístup je jádrem inovací syntetické biologie. 

Kontext rychlejší genové syntézy

Syntéza mění digitální genetický kód na molekulární DNA, takže výzkumníci mohou vytvářet a produkovat velké množství genetického materiálu. Dostupné údaje o DNA se rozšířily díky technologiím sekvenování nové generace (NGS). Tento vývoj vedl k nárůstu biologických databází obsahujících sekvence DNA z každého organismu a prostředí. Vědci nyní mohou tyto sekvence snadněji extrahovat, analyzovat a modifikovat díky větší účinnosti bioinformatického softwaru.

Čím více biologických informací mají vědci ze „stromu života“ (sítě genomů), tím lépe chápou, jak spolu živé věci geneticky souvisí. Sekvenování nové generace nám pomohlo lépe pochopit nemoci, mikrobiom a genetickou rozmanitost organismů. Tento sekvenční boom také umožňuje růst nových vědeckých disciplín, jako je metabolické inženýrství a syntetická biologie. Přístup k těmto informacím nejen zlepšuje současnou diagnostiku a terapii, ale také připravuje cestu k novým lékařským objevům, které budou mít trvalý dopad na lidské zdraví. 

Syntetická biologie má navíc potenciál ovlivnit mnoho oblastí, jako je vytváření nových léků, materiálů a výrobních procesů. Zejména genová syntéza je jednou ze slibných technologií, které pomáhají velmi rychle budovat a měnit genetické sekvence, což vede k objevům nových biologických funkcí. Biologové například často přenášejí geny mezi organismy, aby otestovali genetické hypotézy nebo poskytli vzorovým organismům jedinečné vlastnosti nebo schopnosti.

Rušivý dopad

Chemicky syntetizované krátké sekvence DNA jsou nezbytné, protože jsou všestranné. Mohou být použity ve výzkumných laboratořích, nemocnicích a průmyslu. Byly například použity k identifikaci viru COVID-19. Fosforamidity jsou nezbytnými stavebními kameny při výrobě sekvencí DNA, ale jsou nestabilní a rychle se lámou.

V roce 2021 vědec Alexander Sandahl vyvinul nový patentovaný způsob, jak rychle a efektivně vyrábět tyto stavební bloky pro produkci DNA, čímž výrazně urychlil proces, než se tyto složky rozpadnou. Sekvence DNA se nazývají oligonukleotidy, široce používané pro identifikaci nemocí, výrobu léků a další lékařské a biotechnologické aplikace. 

Jednou z předních biotechnologických firem specializujících se na výrobu syntetické DNA je Twist Bioscience se sídlem v USA. Společnost spojuje oligonukleotidy dohromady a vytváří geny. Cena za oligo klesá, stejně jako doba jejich výroby. Od roku 2022 jsou náklady na vývoj párů bází DNA pouhých devět centů. 

Syntetickou DNA Twist lze objednat online a odeslat do laboratoře za několik dní, poté se použije k vytvoření cílových molekul, které jsou stavebními kameny pro nové potraviny, hnojiva, průmyslové produkty a léky. Ginkgo Bioworks, společnost zabývající se buněčným inženýrstvím v hodnotě 25 miliard USD, je jedním z hlavních klientů Twistu. Mezitím, v roce 2022, Twist uvedl na trh dvě syntetické DNA kontroly pro lidský virus opičích neštovic, aby pomohl výzkumníkům vyvinout vakcíny a léčebné postupy. 

Důsledky rychlejší syntézy genů

Širší důsledky rychlejší syntézy genů mohou zahrnovat: 

• Zrychlená identifikace virů způsobujících pandemie a epidemie, což vede k včasnějšímu vývoji vakcín.
• Více biotechnologií a startupů zaměřujících se na technologie genové syntézy ve spolupráci s biofarmaceutickými firmami.
• Vlády se předhánějí v investicích do svých příslušných laboratoří pro syntetickou DNA za účelem vývoje léků a průmyslových materiálů.
• Náklady na syntetickou DNA se snižují, což vede k demokratizaci genetického výzkumu. Tento trend může také vést k většímu počtu biohackerů, kteří chtějí na sobě experimentovat.
• Posílený genetický výzkum vedoucí k rychlejšímu vývoji v technologiích úpravy genů a terapie, jako je CRISPR/Cas9.

Otázky k zamyšlení

• Jaké jsou další výhody masové produkce syntetické DNA?
• Jak by měly vlády regulovat tento sektor, aby zůstal etický?