Gyorsabb génszintézis: A szintetikus DNS lehet a kulcs a jobb egészségügyi ellátáshoz

• Szerző:
• Szerző neve

  Quantumrun Foresight
• Január 16, 2023

Insight összefoglaló

A DNS kémiai szintézise és génekké, áramkörökké, sőt egész genommá való összeállítása forradalmasította a molekuláris biológiát. Ezek a technikák lehetővé tették a tervezést, az építést, a tesztelést, a hibákból való tanulást és a ciklus megismétlését a kívánt eredmény eléréséig. Ez a megközelítés a szintetikus biológia innovációjának középpontjában áll. 

Gyorsabb génszintézis kontextus

A szintézis a digitális genetikai kódot molekuláris DNS-vé alakítja, így a kutatók nagy mennyiségű genetikai anyagot hozhatnak létre és állíthatnak elő. A rendelkezésre álló DNS-adatok a következő generációs szekvenálási (NGS) technológiáknak köszönhetően bővültek. Ez a fejlődés a minden szervezetből és környezetből származó DNS-szekvenciákat tartalmazó biológiai adatbázisok számának növekedéséhez vezetett. A bioinformatikai szoftverek nagyobb hatékonyságának köszönhetően a kutatók már könnyebben kinyerhetik, elemezhetik és módosíthatják ezeket a szekvenciákat.

Minél több biológiai információval rendelkeznek a tudósok az "élet fájáról" (a genomhálózatról), annál jobban megértik, hogy az élőlények hogyan kapcsolódnak egymáshoz genetikailag. A következő generációs szekvenálás segített nekünk jobban megérteni a betegségeket, a mikrobiomot és az élőlények genetikai sokféleségét. Ez a szekvencia-boom új tudományos tudományágak, például az anyagcsere-mérnöki és a szintetikus biológia fejlődését is lehetővé teszi. Az ehhez az információhoz való hozzáférés nemcsak a jelenlegi diagnosztikát és terápiát javítja, hanem olyan új orvosi áttörések előtt is megnyitja az utat, amelyek tartós hatással lesznek az emberi egészségre. 

Ezenkívül a szintetikus biológia számos területre hatással lehet, például új gyógyszerek, anyagok és gyártási folyamatok létrehozására. Különösen a génszintézis az egyik ígéretes technológia, amely elősegíti a genetikai szekvenciák nagyon gyors felépítését és megváltoztatását, ami új biológiai funkciók felfedezéséhez vezet. Például a biológusok gyakran adnak át géneket szervezetek között, hogy teszteljék genetikai hipotéziseiket, vagy egyedi tulajdonságokat vagy képességeket adjanak a mintaszervezeteknek.

Bomlasztó hatás

A kémiailag szintetizált rövid DNS-szekvenciák elengedhetetlenek, mert sokoldalúak. Felhasználhatók kutatólaboratóriumokban, kórházakban és az iparban. Például a COVID-19 vírus azonosítására használták őket. A foszforamiditek szükséges építőkövei a DNS-szekvenciák előállításának, de instabilak és gyorsan törnek.

2021-ben Alexander Sandahl tudós új szabadalmaztatott módszert dolgozott ki a DNS-előállításhoz szükséges építőelemek gyors és hatékony előállítására, jelentősen felgyorsítva a folyamatot, mielőtt ezek az összetevők szétesnének. A DNS-szekvenciákat oligonukleotidoknak nevezik, amelyeket széles körben használnak betegségek azonosítására, gyógyszerek előállítására és más orvosi és biotechnológiai alkalmazásokra. 

Az egyik vezető szintetikus DNS-gyártásra szakosodott biotechnológiai cég az amerikai székhelyű Twist Bioscience. A vállalat összekapcsolja az oligonukleotidokat, hogy géneket hozzon létre. Az oligók ára csökken, ahogy az elkészítésük ideje is. 2022-től a DNS-bázispárok kifejlesztésének költsége mindössze kilenc cent. 

A Twist szintetikus DNS-e megrendelhető online, és napokon belül laborba küldhető, majd célmolekulák létrehozására használják, amelyek az új élelmiszerek, műtrágyák, ipari termékek és gyógyszerek építőkövei. A Ginkgo Bioworks, a 25 milliárd USD értékű sejttervező cég a Twist egyik fő ügyfele. Eközben 2022-ben a Twist elindított két szintetikus DNS-ellenőrzést az emberi majomhimlő vírus számára, hogy segítse a kutatókat vakcinák és kezelések kifejlesztésében. 

A gyorsabb génszintézis következményei

A gyorsabb génszintézis tágabb következményei lehetnek: 

• A járványokat és járványokat okozó vírusok felgyorsított azonosítása, ami a vakcinák időszerűbb kidolgozásához vezet.
• Több biotechnológia és startup, amely a génszintézis-technológiákra összpontosít biopharmacégekkel együttműködve.
• A kormányok versenyeznek, hogy befektessenek saját szintetikus DNS-laboratóriumukba, hogy gyógyszereket és ipari anyagokat fejlesszenek ki.
• A szintetikus DNS költsége csökken, ami a genetikai kutatás demokratizálódásához vezet. Ez a tendencia több biohackerhez is vezethet, akik saját magukon szeretnének kísérletezni.
• Fokozott genetikai kutatás, ami a génszerkesztési és terápiás technológiák, például a CRISPR/Cas9 gyorsabb fejlődését eredményezi.

Megfontolandó kérdések

• Milyen további előnyei vannak a szintetikus DNS tömeggyártásának?
• Hogyan kellene a kormányoknak szabályozniuk ezt az ágazatot, hogy az etikus maradjon?