Квантумрун

Кредит суреті:

iStock

Гендердің тезірек синтезі: Синтетикалық ДНҚ денсаулықты жақсартудың кілті болуы мүмкін

Ғалымдар есірткіні жылдам әзірлеу және жаһандық денсаулық дағдарыстарын шешу үшін жасанды ген өндірісін жылдам қадағалайды.

автор:
Автордың аты-жөні
Кванттық болжау
Қаңтар 16, 2023

Түсінікті қорытынды

ДНҚ-ның химиялық синтезі және оның гендерге, тізбектерге және тіпті тұтас геномдарға жиналуы молекулалық биологияда төңкеріс жасады. Бұл әдістер жобалауға, құрастыруға, сынауға, қателерден сабақ алуға және қажетті нәтижеге жеткенше циклды қайталауға мүмкіндік берді. Бұл тәсіл синтетикалық биология инновациясының негізінде жатыр.

Тезірек ген синтезінің контексті

Синтез сандық генетикалық кодты молекулалық ДНҚ-ға айналдырады, осылайша зерттеушілер генетикалық материалдың үлкен мөлшерін жасап, өндіре алады. Қол жетімді ДНҚ деректері келесі ұрпақ секвенирлеу (NGS) технологияларының арқасында кеңейді. Бұл даму әрбір ағза мен ортаның ДНҚ тізбегін қамтитын биологиялық деректер базасының ұлғаюына әкелді. Зерттеушілер енді биоинформатика бағдарламалық жасақтамасының тиімділігі жоғары болғандықтан, бұл тізбектерді оңай шығарып, талдап және өзгерте алады.

Ғалымдар «өмір ағашы» (геномдар желісі) туралы неғұрлым биологиялық ақпаратқа ие болса, соғұрлым олар тірі заттардың генетикалық байланысы туралы жақсы түсінеді. Келесі ұрпақ секвенциясы ауруларды, микробиоманы және организмдердің генетикалық әртүрлілігін жақсырақ түсінуге көмектесті. Бұл реттілік бум сонымен қатар метаболизмдік инженерия және синтетикалық биология сияқты жаңа ғылыми пәндердің өсуіне мүмкіндік береді. Бұл ақпаратқа қол жеткізу қазіргі диагностика мен терапияны жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар адам денсаулығына тұрақты әсер ететін жаңа медициналық жетістіктерге жол ашады.

Сонымен қатар, синтетикалық биология жаңа дәрі-дәрмектерді, материалдарды және өндіріс процестерін жасау сияқты көптеген салаларға әсер ету мүмкіндігіне ие. Атап айтқанда, ген синтезі жаңа биологиялық функциялардың ашылуына әкелетін генетикалық тізбектерді тез құруға және өзгертуге көмектесетін перспективалы технологиялардың бірі болып табылады. Мысалы, биологтар көбінесе генетикалық гипотезаларды тексеру немесе үлгі организмдерге бірегей белгілер немесе мүмкіндіктер беру үшін гендерді организмдер арқылы тасымалдайды.

Деструктивті әсер

Химиялық жолмен синтезделген қысқа ДНҚ тізбегі өте маңызды, өйткені олар жан-жақты. Оларды ғылыми-зерттеу зертханаларында, ауруханаларда және өнеркәсіпте қолдануға болады. Мысалы, олар COVID-19 вирусын анықтау үшін пайдаланылды. Фосфорамидиттер ДНҚ тізбегін өндіруде қажетті құрылыс блоктары болып табылады, бірақ олар тұрақсыз және тез бұзылады.

2021 жылы ғалым Александр Сандал ДНҚ өндірісі үшін осы құрылыс блоктарын тез және тиімді өндірудің жаңа патенттелген әдісін әзірледі, бұл компоненттер ыдырай бастағанға дейін процесті айтарлықтай жылдамдатады. ДНҚ тізбегі ауруларды анықтау, дәрілік заттарды өндіру және басқа да медициналық және биотехнологиялық қолдану үшін кеңінен қолданылатын олигонуклеотидтер деп аталады.

Синтетикалық ДНҚ өндіруге маманданған жетекші биотехнологиялық фирмалардың бірі АҚШ-тағы Twist Bioscience болып табылады. Компания гендерді жасау үшін олигонуклеотидтерді біріктіреді. Олиголардың бағасы, оларды жасауға кететін уақыт азайып барады. 2022 жылға қарай ДНҚ негізі жұптарын әзірлеу құны небәрі тоғыз центті құрайды.

Twist синтетикалық ДНҚ-сына онлайн тапсырыс беруге және бірнеше күн ішінде зертханаға жіберуге болады, содан кейін ол жаңа азық-түлік өнімдері, тыңайтқыштар, өнеркәсіптік өнімдер және дәрі-дәрмек үшін құрылыс блоктары болып табылатын мақсатты молекулаларды жасау үшін пайдаланылады. Ginkgo Bioworks, 25 миллиард АҚШ долларына бағаланған жасушалық инженерия фирмасы Twist-тің негізгі клиенттерінің бірі болып табылады. Сонымен қатар, 2022 жылы Twist зерттеушілерге вакциналар мен емдеу әдістерін жасауға көмектесу үшін адамның маймыл шешек вирусына арналған екі синтетикалық ДНҚ бақылауын іске қосты.

Тезірек ген синтезінің салдары

Тезірек ген синтезінің кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

Пандемиялар мен эпидемияларды тудыратын вирустарды жедел анықтау вакциналарды уақтылы әзірлеуге әкеледі.
Биофарма фирмаларымен серіктестікте ген синтезі технологияларына назар аударатын биотехнологиялар мен стартаптар.
Үкіметтер дәрі-дәрмектер мен өнеркәсіптік материалдарды әзірлеу үшін өздерінің синтетикалық ДНҚ зертханаларына инвестиция салуға жарысуда.
Синтетикалық ДНҚ құнының төмендеуі генетикалық зерттеулердің демократиялануына әкеледі. Бұл тенденция сондай-ақ өздеріне тәжірибе жасағысы келетін биохакерлердің көбеюіне әкелуі мүмкін.
CRISPR/Cas9 сияқты генді өңдеу және терапия технологияларының жылдам дамуына әкелетін генетикалық зерттеулердің артуы.