Synthetig genynnau cyflymach: Efallai mai DNA synthetig yw'r allwedd i well gofal iechyd

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Ionawr 16, 2023

Crynodeb mewnwelediad

Mae synthesis cemegol DNA a'i gydosod yn enynnau, cylchedau, a hyd yn oed genomau cyfan wedi chwyldroi bioleg foleciwlaidd. Mae'r technegau hyn wedi'i gwneud hi'n bosibl dylunio, adeiladu, profi, dysgu o gamgymeriadau, ac ailadrodd y cylch hyd nes y cyflawnir y canlyniad dymunol. Mae'r dull hwn wrth wraidd arloesi bioleg synthetig. 

Cyd-destun synthesis genynnau cyflymach

Mae synthesis yn troi cod genetig digidol yn DNA moleciwlaidd fel y gall ymchwilwyr greu a chynhyrchu llawer iawn o ddeunydd genetig. Mae'r data DNA sydd ar gael wedi ehangu diolch i dechnolegau dilyniannu cenhedlaeth nesaf (NGS). Mae'r datblygiad hwn wedi arwain at gynnydd mewn cronfeydd data biolegol sy'n cynnwys dilyniannau DNA o bob organeb ac amgylchedd. Gall ymchwilwyr nawr echdynnu, dadansoddi, ac addasu'r dilyniannau hyn yn haws oherwydd bod meddalwedd biowybodeg yn fwy effeithlon.

Po fwyaf o wybodaeth fiolegol sydd gan wyddonwyr o'r "goeden bywyd" (y rhwydwaith o genomau), y gorau y byddant yn deall sut mae pethau byw yn gysylltiedig yn enetig. Mae dilyniannu cenhedlaeth nesaf wedi ein helpu i ddeall clefydau, y microbiom, ac amrywiaeth genetig organebau yn well. Mae'r ffyniant dilyniant hwn hefyd yn galluogi disgyblaethau gwyddonol newydd, megis peirianneg metabolig a bioleg synthetig, i dyfu. Mae mynediad at y wybodaeth hon nid yn unig yn gwella diagnosteg a therapiwteg gyfredol ond mae hefyd yn paratoi'r ffordd ar gyfer datblygiadau meddygol newydd a fydd yn cael effaith barhaol ar iechyd pobl. 

Yn ogystal, mae gan fioleg synthetig y potensial i effeithio ar lawer o feysydd, megis creu meddyginiaethau, deunyddiau a phrosesau gweithgynhyrchu newydd. Yn benodol, mae synthesis genynnau yn un o'r technolegau addawol sy'n helpu i adeiladu a newid dilyniannau genetig yn gyflym iawn, gan arwain at ddarganfod swyddogaethau biolegol newydd. Er enghraifft, mae biolegwyr yn aml yn trosglwyddo genynnau ar draws organebau i brofi rhagdybiaethau genetig neu i roi nodweddion neu alluoedd unigryw i organebau sampl.

Effaith aflonyddgar

Mae dilyniannau DNA byr wedi'u syntheseiddio'n gemegol yn hanfodol oherwydd eu bod yn amlbwrpas. Gellir eu defnyddio mewn labordai ymchwil, ysbytai a diwydiant. Er enghraifft, cawsant eu defnyddio i adnabod y firws COVID-19. Mae ffosfforamiditau yn flociau adeiladu angenrheidiol wrth gynhyrchu dilyniannau DNA, ond maent yn ansefydlog ac yn torri'n gyflym.

Yn 2021, datblygodd y gwyddonydd Alexander Sandahl ffordd newydd â phatent o weithgynhyrchu'r blociau adeiladu hyn yn gyflym ac yn effeithlon ar gyfer cynhyrchu DNA, gan gyflymu'r broses yn sylweddol cyn i'r cydrannau hyn ddadelfennu. Gelwir y dilyniannau DNA yn oligonucleotides, a ddefnyddir yn eang ar gyfer adnabod afiechydon, gweithgynhyrchu cyffuriau, a chymwysiadau meddygol a biotechnolegol eraill. 

Un o'r cwmnïau biotechnoleg mwyaf blaenllaw sy'n arbenigo mewn gweithgynhyrchu DNA synthetig yw Twist Bioscience o'r Unol Daleithiau. Mae'r cwmni'n cysylltu oligonucleotidau â'i gilydd i greu genynnau. Mae'r pris ar gyfer oligos yn gostwng, yn ogystal â'r amser y mae'n ei gymryd i'w gwneud. O 2022 ymlaen, dim ond naw cent yw'r gost i ddatblygu parau sylfaen DNA. 

Gellir archebu DNA synthetig Twist ar-lein a'i anfon i labordy mewn dyddiau, ac wedi hynny caiff ei ddefnyddio i greu moleciwlau targed, sef y blociau adeiladu ar gyfer eitemau bwyd newydd, gwrtaith, cynhyrchion diwydiannol a meddygaeth. Mae Ginkgo Bioworks, cwmni peirianneg celloedd gwerth USD $25 biliwn, yn un o brif gleientiaid Twist. Yn y cyfamser, yn 2022, lansiodd Twist ddau reolydd DNA synthetig ar gyfer firws brech y mwnci dynol i helpu ymchwilwyr i ddatblygu brechlynnau a thriniaethau. 

Goblygiadau synthesis genynnau cyflymach

Gall goblygiadau ehangach synthesis genynnau cyflymach gynnwys: 

• Adnabod firysau yn gyflym sy'n achosi pandemigau ac epidemigau, gan arwain at ddatblygiad mwy amserol brechlynnau.
• Mwy o fiotechnoleg a busnesau newydd yn canolbwyntio ar dechnolegau synthesis genynnau mewn partneriaeth â chwmnïau biofferyllfa.
• Llywodraethau'n rasio i fuddsoddi yn eu labordai DNA synthetig priodol i ddatblygu meddyginiaethau a deunyddiau diwydiannol.
• Cost DNA synthetig yn dod yn is, gan arwain at ddemocrateiddio ymchwil genetig. Gall y duedd hon hefyd arwain at fwy o fiohacwyr sydd am arbrofi arnynt eu hunain.
• Mwy o ymchwil genetig yn arwain at ddatblygiadau cyflymach mewn golygu genynnau a thechnolegau therapi, megis CRISPR/Cas9.

Cwestiynau i'w hystyried

• Beth yw manteision eraill masgynhyrchu DNA synthetig?
• Sut y dylai llywodraethau reoleiddio’r sector hwn fel ei fod yn parhau’n foesegol?