Pli rapida gena sintezo: Sinteza DNA povus esti la ŝlosilo por pli bona kuracado

• Aŭtoro:
• Aŭtora nomo

  Quantumrun Foresight
• Januaro 16, 2023

Enrigarda resumo

La kemia sintezo de DNA kaj ĝia kunigo en genojn, cirkvitojn, kaj eĉ tutajn genarojn revoluciis molekula biologio. Ĉi tiuj teknikoj ebligis desegni, konstrui, testi, lerni de eraroj kaj ripeti la ciklon ĝis la dezirata rezulto estas atingita. Ĉi tiu aliro estas ĉe la koro de sinteza biologia novigado. 

Pli rapida gena sintezo kunteksto

Sintezo igas ciferecan genetikan kodon molekula DNA, por ke esploristoj povu krei kaj produkti grandajn kvantojn de genetika materialo. La disponeblaj DNA-datenoj disetendiĝis danke al venontgeneraciaj sekvencaj teknologioj (NGS). Tiu evoluo kaŭzis pliiĝon en biologiaj datumbazoj enhavantaj DNA-sekvencojn de ĉiu organismo kaj medio. Esploristoj nun povas ĉerpi, analizi kaj modifi ĉi tiujn sekvencojn pli facile pro la pli granda efikeco en bioinformatika programaro.

Ju pli da biologiaj informoj havas sciencistoj de la "arbo de vivo" (la reto de genaroj), des pli bone ili komprenas kiel la vivaĵoj estas genetike rilataj. Venontgeneracia sekvencado helpis nin pli bone kompreni malsanojn, la mikrobiomon kaj la genetikan diversecon de organismoj. Tiu sekvenchaŭso ankaŭ ebligas novajn sciencajn disciplinojn, kiel ekzemple metabola inĝenierado kaj sinteza biologio, kreski. Aliro al ĉi tiu informo ne nur plibonigas nunajn diagnozojn kaj terapiojn, sed ankaŭ malfermas la vojon al novaj medicinaj sukcesoj, kiuj havos daŭran efikon al homa sano. 

Plie, sinteza biologio havas la eblecon influi multajn areojn, kiel ekzemple kreado de novaj medikamentoj, materialoj, kaj produktadaj procezoj. Aparte, gensintezo estas unu el la esperigaj teknologioj kiuj helpas konstrui kaj ŝanĝi genetikajn sekvencojn tre rapide, kondukante al malkovroj de novaj biologiaj funkcioj. Ekzemple, biologoj ofte transdonas genojn trans organismojn por testi genetikajn hipotezojn aŭ doni al specimenaj organismoj unikaj trajtoj aŭ kapabloj.

Disrompa efiko

Kemie sintezitaj mallongaj DNA-sekvencoj estas esencaj ĉar ili estas multflankaj. Ili povas esti uzataj en esplorlaboratorioj, hospitaloj kaj industrio. Ekzemple, ili estis uzitaj por identigi la COVID-19-viruson. Fosforamiditoj estas necesaj konstrubriketoj en la produktado de DNA-sekvencoj, sed ili estas malstabilaj kaj rompiĝas rapide.

En 2021, sciencisto Alexander Sandahl evoluigis novan patentitan manieron rapide kaj efike produkti ĉi tiujn konstrubriketojn por DNA-produktado, signife akcelante la procezon antaŭ ol ĉi tiuj komponantoj disiĝas. La DNA-sekvencoj estas nomitaj oligonukleotidoj, vaste uzitaj por identigado de malsanoj, fabrikado de medikamentoj, kaj aliaj medicinaj kaj bioteknologiaj aplikoj. 

Unu el la ĉefaj bioteknologiaj firmaoj specialiĝantaj pri sinteza DNA-produktado estas Twist Bioscience bazita en Usono. La firmao interligas oligonukleotidojn kune por krei genojn. La prezo por oligoj malpliiĝas, same kiel la tempo necesa por fari ilin. Aktuale en 2022, la kosto por evoluigi DNA-bazparojn estas nur naŭ cendoj. 

La sinteza DNA de Twist povas esti mendita interrete kaj sendita al laboratorio en tagoj, post kio ĝi estas uzata por krei celajn molekulojn, kiuj estas la konstrubriketoj por novaj manĝaĵoj, sterkoj, industriaj produktoj kaj medicino. Ginkgo Bioworks, firmao pri ĉel-inĝenierado taksita je 25 miliardoj USD, estas unu el la ĉefaj klientoj de Twist. Dume, en 2022, Twist lanĉis du sintezajn DNA-kontrolojn por la homa simia variolo-viruso por helpi esploristojn evoluigi vakcinojn kaj terapiojn. 

Implicoj de pli rapida gensintezo

Pli larĝaj implicoj de pli rapida gensintezo povas inkludi: 

• La akcelita identigo de virusoj kaŭzantaj pandemiojn kaj epidemiojn, kondukante al la pli ĝustatempa disvolviĝo de vakcinoj.
• Pli da bioteknikistoj kaj noventreprenoj temigantaj genajn sintezteknologiojn en partnereco kun biofarmaciaj firmaoj.
• Registaroj kuregas por investi en siaj respektivaj sintezaj DNA-laboratorioj por evoluigi medikamentojn kaj industriajn materialojn.
• La kosto de sinteza DNA iĝas pli malalta, kondukante al la demokratiigo de genetika esplorado. Ĉi tiu tendenco ankaŭ povas konduki al pli da biohackers, kiuj volas eksperimenti sur si mem.
• Pliigita genetika esplorado rezultiganta pli rapidajn evoluojn en genredaktado kaj terapioteknologioj, kiel ekzemple CRISPR/Cas9.

Konsiderindaj demandoj

• Kio estas la aliaj avantaĝoj de amasproduktado de sinteza DNA?
• Kiel registaroj devas reguligi ĉi tiun sektoron por ke ĝi restu etika?