Hraðari genamyndun: Tilbúið DNA gæti verið lykillinn að betri heilsugæslu

• Höfundur:
• Höfundur nafn

  Quantumrun Foresight
• 16. Janúar, 2023

Innsýn samantekt

Efnasmíði DNA og samsetning þess í gen, hringrásir og jafnvel heil genameng hefur gjörbylt sameindalíffræði. Þessar aðferðir hafa gert það mögulegt að hanna, smíða, prófa, læra af mistökum og endurtaka lotuna þar til tilætluðum árangri er náð. Þessi nálgun er kjarninn í nýsköpun í gervilíffræði. 

Hraðara samhengi við genamyndun

Myndun breytir stafrænum erfðakóða í sameinda DNA svo að vísindamenn geti búið til og framleitt mikið magn af erfðaefni. Tiltæk DNA gögn hafa stækkað þökk sé næstu kynslóðar raðgreiningartækni (NGS). Þessi þróun hefur leitt til aukningar á líffræðilegum gagnagrunnum sem innihalda DNA raðir úr hverri lífveru og umhverfi. Vísindamenn geta nú dregið út, greint og breytt þessum röðum auðveldara vegna meiri skilvirkni í lífupplýsingahugbúnaði.

Því meiri líffræðilegar upplýsingar sem vísindamenn hafa frá „lífsins tré“ (net erfðamengja), því betur skilja þeir hvernig lífverur tengjast erfðafræðilega. Næsta kynslóð raðgreining hefur hjálpað okkur að skilja betur sjúkdóma, örveruna og erfðafræðilegan fjölbreytileika lífvera. Þessi röð uppsveifla gerir einnig nýjum vísindagreinum, eins og efnaskiptaverkfræði og tilbúið líffræði, kleift að vaxa. Aðgangur að þessum upplýsingum bætir ekki aðeins núverandi greiningar og meðferðir heldur er einnig að ryðja brautina fyrir nýjar læknisfræðilegar byltingar sem munu hafa varanleg áhrif á heilsu manna. 

Að auki hefur tilbúið líffræði möguleika á að hafa áhrif á mörg svið, svo sem að búa til ný lyf, efni og framleiðsluferli. Sérstaklega er genamyndun ein af efnilegu tækni sem hjálpa til við að byggja upp og breyta erfðafræðilegum röðum mjög hratt, sem leiðir til uppgötvana á nýjum líffræðilegum virkni. Til dæmis flytja líffræðingar oft gen milli lífvera til að prófa erfðafræðilegar tilgátur eða gefa sýnishornum einstaka eiginleika eða getu.

Truflandi áhrif

Efnafræðilega tilbúnar stuttar DNA raðir eru nauðsynlegar vegna þess að þær eru fjölhæfar. Þeir geta verið notaðir á rannsóknarstofum, sjúkrahúsum og iðnaði. Til dæmis voru þau notuð til að bera kennsl á COVID-19 vírusinn. Fosfóramidít eru nauðsynlegar byggingareiningar í framleiðslu DNA raða, en þau eru óstöðug og brotna fljótt.

Árið 2021 þróaði vísindamaðurinn Alexander Sandahl nýja einkaleyfisverndaða leið til að framleiða þessar byggingareiningar fyrir DNA framleiðslu á fljótlegan og skilvirkan hátt, sem flýtir verulega fyrir ferlinu áður en þessir íhlutir sundrast. DNA raðirnar eru kallaðar fákirni, mikið notaðar til að bera kennsl á sjúkdóma, framleiða lyf og önnur læknisfræðileg og líftæknileg notkun. 

Eitt af leiðandi líftæknifyrirtækjum sem sérhæfa sig í framleiðslu á tilbúnu DNA er bandaríska Twist Bioscience. Fyrirtækið tengir fákirni saman til að búa til gen. Verð á fákeppni fer lækkandi, sem og tíminn sem það tekur að búa þá til. Frá og með 2022 er kostnaðurinn við að þróa DNA basapör aðeins níu sent. 

Hægt er að panta tilbúið DNA frá Twist á netinu og senda á rannsóknarstofu á nokkrum dögum, eftir það er það notað til að búa til marksameindir, sem eru byggingareiningar fyrir nýjar matvörur, áburð, iðnaðarvörur og lyf. Ginkgo Bioworks, frumuverkfræðifyrirtæki sem metið er á 25 milljarða Bandaríkjadala, er einn af helstu viðskiptavinum Twist. Á sama tíma, árið 2022, setti Twist á markað tvö tilbúið DNA stýrikerfi fyrir apabóluveiru manna til að hjálpa vísindamönnum að þróa bóluefni og meðferðir. 

Afleiðingar hraðari genamyndunar

Víðtækari afleiðingar hraðari genamyndunar geta verið: 

• Hraðagreining á vírusum sem valda heimsfaraldri og farsóttum, sem leiðir til tímabærari þróunar bóluefna.
• Fleiri líftæknifyrirtæki og sprotafyrirtæki sem einbeita sér að genamyndunartækni í samstarfi við líflyfjafyrirtæki.
• Ríkisstjórnir keppast við að fjárfesta í tilbúnum DNA rannsóknarstofum til að þróa lyf og iðnaðarefni.
• Kostnaður við tilbúið DNA verður lægri, sem leiðir til lýðræðisvæðingar erfðarannsókna. Þessi þróun getur líka leitt til fleiri biohackera sem vilja gera tilraunir á sjálfum sér.
• Auknar erfðarannsóknir sem leiða til hraðari þróunar í genabreytingum og meðferðartækni, svo sem CRISPR/Cas9.

Spurningar sem þarf að íhuga

• Hverjir eru aðrir kostir þess að fjöldaframleiða tilbúið DNA?
• Hvernig ættu stjórnvöld að stjórna þessum geira þannig að hann sé áfram siðferðilegur?