უფრო სწრაფი გენის სინთეზი: სინთეზური დნმ შეიძლება იყოს უკეთესი ჯანდაცვის გასაღები

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• იანვარი 16, 2023

Insight რეზიუმე

დნმ-ის ქიმიურმა სინთეზმა და მისმა შეკრებამ გენებში, სქემებში და მთელ გენომებშიც კი მოახდინა რევოლუცია მოლეკულურ ბიოლოგიაში. ამ ტექნიკებმა შესაძლებელი გახადა დაპროექტება, აგება, ტესტირება, შეცდომებზე სწავლა და ციკლის გამეორება სასურველი შედეგის მიღწევამდე. ეს მიდგომა სინთეზური ბიოლოგიის ინოვაციის ცენტრშია. 

უფრო სწრაფი გენის სინთეზის კონტექსტი

სინთეზი ციფრულ გენეტიკურ კოდს აქცევს მოლეკულურ დნმ-ად, რათა მკვლევარებმა დიდი რაოდენობით გენეტიკური მასალის შექმნა და წარმოება შეძლონ. დნმ-ის ხელმისაწვდომი მონაცემები გაფართოვდა შემდეგი თაობის თანმიმდევრობის (NGS) ტექნოლოგიების წყალობით. ამ განვითარებამ გამოიწვია ბიოლოგიური მონაცემთა ბაზების ზრდა, რომლებიც შეიცავს დნმ-ის თანმიმდევრობებს ყველა ორგანიზმიდან და გარემოდან. მკვლევარებს ახლა შეუძლიათ ამ თანმიმდევრობების უფრო ადვილად ამოღება, ანალიზი და შეცვლა, ბიოინფორმატიკის პროგრამული უზრუნველყოფის უფრო დიდი ეფექტურობის გამო.

რაც უფრო მეტი ბიოლოგიური ინფორმაცია აქვთ მეცნიერებს „სიცოცხლის ხისგან“ (გენომების ქსელი), მით უკეთ ესმით, თუ როგორ არის დაკავშირებული ცოცხალი არსებები გენეტიკურად. შემდეგი თაობის თანმიმდევრობა დაგვეხმარა უკეთ გავიგოთ დაავადებები, მიკრობიომი და ორგანიზმების გენეტიკური მრავალფეროვნება. ეს თანმიმდევრული ბუმი ასევე საშუალებას აძლევს ახალ სამეცნიერო დისციპლინებს, როგორიცაა მეტაბოლური ინჟინერია და სინთეზური ბიოლოგია, გაიზარდოს. ამ ინფორმაციის ხელმისაწვდომობა არა მხოლოდ აუმჯობესებს ამჟამინდელ დიაგნოსტიკასა და თერაპიულ მეთოდებს, არამედ გზას უხსნის სამედიცინო მიღწევებს, რომლებიც გრძელვადიან გავლენას მოახდენს ადამიანის ჯანმრთელობაზე. 

გარდა ამისა, სინთეზურ ბიოლოგიას აქვს პოტენციალი გავლენა მოახდინოს ბევრ სფეროზე, როგორიცაა ახალი მედიკამენტების, მასალების და წარმოების პროცესების შექმნა. კერძოდ, გენის სინთეზი არის ერთ-ერთი პერსპექტიული ტექნოლოგია, რომელიც გენეტიკური თანმიმდევრობების ძალიან სწრაფად აშენებასა და შეცვლას უწყობს ხელს, რაც იწვევს ახალი ბიოლოგიური ფუნქციების აღმოჩენას. მაგალითად, ბიოლოგები ხშირად გადასცემენ გენებს ორგანიზმებს შორის გენეტიკური ჰიპოთეზების შესამოწმებლად ან ორგანიზმების ნიმუშის უნიკალური თვისებების ან შესაძლებლობების მისაცემად.

დამრღვევი გავლენა

ქიმიურად სინთეზირებული მოკლე დნმ-ის თანმიმდევრობები აუცილებელია, რადგან ისინი მრავალმხრივია. მათი გამოყენება შესაძლებელია კვლევით ლაბორატორიებში, საავადმყოფოებში და ინდუსტრიაში. მაგალითად, ისინი გამოიყენეს COVID-19 ვირუსის იდენტიფიცირებისთვის. ფოსფორამიდიტები აუცილებელი სამშენებლო ბლოკებია დნმ-ის თანმიმდევრობის წარმოებისთვის, მაგრამ ისინი არასტაბილურია და სწრაფად იშლება.

2021 წელს მეცნიერმა ალექსანდრე სანდალმა შეიმუშავა ახალი დაპატენტებული გზა დნმ-ის წარმოებისთვის ამ სამშენებლო ბლოკების სწრაფად და ეფექტურად წარმოებისთვის, რაც მნიშვნელოვნად აჩქარებს პროცესს ამ კომპონენტების დაშლამდე. დნმ-ის თანმიმდევრობებს უწოდებენ ოლიგონუკლეოტიდებს, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება დაავადებების იდენტიფიცირებისთვის, წამლების წარმოებისთვის და სხვა სამედიცინო და ბიოტექნოლოგიური აპლიკაციებისთვის. 

ერთ-ერთი წამყვანი ბიოტექნოლოგიური ფირმა, რომელიც სპეციალიზირებულია სინთეზური დნმ-ის წარმოებაში, არის აშშ-ში დაფუძნებული Twist Bioscience. კომპანია აკავშირებს ოლიგონუკლეოტიდებს გენების შესაქმნელად. ოლიგოს ფასი მცირდება, ისევე როგორც დრო, რაც მათ დამზადებას სჭირდება. 2022 წლის მონაცემებით, დნმ-ის ბაზის წყვილების განვითარების ღირებულება მხოლოდ ცხრა ცენტია. 

Twist-ის სინთეზური დნმ-ის შეკვეთა შესაძლებელია ონლაინ და გაიგზავნოს ლაბორატორიაში რამდენიმე დღეში, რის შემდეგაც იგი გამოიყენება სამიზნე მოლეკულების შესაქმნელად, რომლებიც წარმოადგენენ ახალი საკვები პროდუქტების, სასუქების, სამრეწველო პროდუქტებისა და მედიკამენტების სამშენებლო ბლოკებს. Ginkgo Bioworks, ფიჭური საინჟინრო ფირმა, რომლის ღირებულებაა 25 მილიარდი აშშ დოლარი, Twist-ის ერთ-ერთი მთავარი კლიენტია. იმავდროულად, 2022 წელს, Twist-მა დაიწყო ორი სინთეზური დნმ-ის კონტროლი ადამიანის მაიმუნის ჩუტყვავილას ვირუსისთვის, რათა დაეხმაროს მკვლევარებს ვაქცინებისა და მკურნალობის შემუშავებაში. 

უფრო სწრაფი გენის სინთეზის შედეგები

უფრო სწრაფი გენის სინთეზის უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• პანდემიისა და ეპიდემიის გამომწვევი ვირუსების დაჩქარებული იდენტიფიკაცია, რაც იწვევს ვაქცინების უფრო დროულ განვითარებას.
• მეტი ბიოტექნოლოგიები და სტარტაპები, რომლებიც ფოკუსირებულია გენის სინთეზის ტექნოლოგიებზე ბიოფარმა ფირმებთან პარტნიორობით.
• მთავრობები იბრძვიან ინვესტირებაზე თავიანთ შესაბამის სინთეზურ დნმ-ის ლაბორატორიებში მედიკამენტებისა და სამრეწველო მასალების შესაქმნელად.
• სინთეზური დნმ-ის ღირებულება მცირდება, რაც იწვევს გენეტიკური კვლევის დემოკრატიზაციას. ამ ტენდენციამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს უფრო მეტი ბიოჰაკერები, რომლებსაც სურთ საკუთარ თავზე ექსპერიმენტების ჩატარება.
• გაზრდილი გენეტიკური კვლევა, რაც გამოიწვევს გენის რედაქტირებისა და თერაპიის ტექნოლოგიების უფრო სწრაფ განვითარებას, როგორიცაა CRISPR/Cas9.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• რა არის სინთეზური დნმ-ის მასობრივი წარმოების სხვა სარგებელი?
• როგორ უნდა მოაწესრიგონ მთავრობებმა ეს სექტორი ისე, რომ ის ეთიკური იყოს?