Greitesnė genų sintezė: sintetinė DNR gali būti raktas į geresnę sveikatos priežiūrą

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Sausis 16, 2023

Įžvalgos santrauka

Cheminė DNR sintezė ir jos surinkimas į genus, grandines ir net ištisus genomus sukėlė revoliuciją molekulinėje biologijoje. Šios technikos leido projektuoti, kurti, išbandyti, mokytis iš klaidų ir kartoti ciklą, kol bus pasiektas norimas rezultatas. Šis metodas yra sintetinės biologijos naujovių pagrindas. 

Greitesnis genų sintezės kontekstas

Sintezė skaitmeninį genetinį kodą paverčia molekuline DNR, kad mokslininkai galėtų sukurti ir pagaminti didelius genetinės medžiagos kiekius. Galimi DNR duomenys išsiplėtė dėl naujos kartos sekos nustatymo (NGS) technologijų. Dėl šios raidos padaugėjo biologinių duomenų bazių, kuriose yra kiekvieno organizmo ir aplinkos DNR sekos. Mokslininkai dabar gali lengviau išgauti, analizuoti ir modifikuoti šias sekas dėl didesnio bioinformatikos programinės įrangos efektyvumo.

Kuo daugiau biologinės informacijos mokslininkai turi iš „gyvybės medžio“ (genomų tinklo), tuo geriau jie supranta, kaip gyvi daiktai yra genetiškai susiję. Naujos kartos sekos nustatymas padėjo mums geriau suprasti ligas, mikrobiomą ir genetinę organizmų įvairovę. Šis sekos bumas taip pat leidžia augti naujoms mokslo disciplinoms, tokioms kaip medžiagų apykaitos inžinerija ir sintetinė biologija. Prieiga prie šios informacijos ne tik pagerina dabartinę diagnostiką ir gydymą, bet ir atveria kelią naujiems medicinos pasiekimams, kurie turės ilgalaikį poveikį žmonių sveikatai. 

Be to, sintetinė biologija gali turėti įtakos daugeliui sričių, pavyzdžiui, kuriant naujus vaistus, medžiagas ir gamybos procesus. Visų pirma, genų sintezė yra viena iš perspektyvių technologijų, padedančių labai greitai sukurti ir pakeisti genetines sekas, todėl atrandamos naujos biologinės funkcijos. Pavyzdžiui, biologai dažnai perkelia genus tarp organizmų, kad patikrintų genetines hipotezes arba suteiktų pavyzdiniams organizmams unikalių savybių ar galimybių.

Trikdantis poveikis

Chemiškai susintetintos trumpos DNR sekos yra būtinos, nes yra universalios. Jie gali būti naudojami tyrimų laboratorijose, ligoninėse ir pramonėje. Pavyzdžiui, jie buvo naudojami COVID-19 virusui nustatyti. Fosforamiditai yra būtini statybiniai blokai gaminant DNR sekas, tačiau jie yra nestabilūs ir greitai lūžta.

2021 m. mokslininkas Alexanderis Sandahlas sukūrė naują patentuotą būdą greitai ir efektyviai pagaminti šiuos DNR gamybos blokus, žymiai pagreitindamas procesą, kol šie komponentai nesuyra. DNR sekos vadinamos oligonukleotidais, plačiai naudojamos ligoms identifikuoti, vaistams gaminti ir kitoms medicininėms bei biotechnologinėms reikmėms. 

Viena iš pirmaujančių biotechnologijų įmonių, besispecializuojančių sintetinės DNR gamyboje, yra JAV įsikūrusi „Twist Bioscience“. Bendrovė susieja oligonukleotidus, kad sukurtų genus. Oligos kaina mažėja, kaip ir laikas, reikalingas jų gamybai. 2022 m. DNR bazių porų sukūrimo kaina yra tik devyni centai. 

„Twist“ sintetinę DNR galima užsisakyti internetu ir per kelias dienas išsiųsti į laboratoriją, o po to ji naudojama kuriant tikslines molekules, kurios yra naujų maisto produktų, trąšų, pramoninių produktų ir medicinos elementai. Ginkgo Bioworks, ląstelių inžinerijos įmonė, kurios vertė siekia 25 milijardus JAV dolerių, yra viena iš pagrindinių Twist klientų. Tuo tarpu 2022 m. „Twist“ pristatė dvi sintetines žmogaus beždžionių raupų viruso DNR kontrolės priemones, kad padėtų mokslininkams sukurti vakcinas ir gydymo būdus. 

Greitesnės genų sintezės pasekmės

Platesnės greitesnės genų sintezės pasekmės gali būti: 

• Paspartintas virusų, sukeliančių pandemijas ir epidemijas, identifikavimas, todėl vakcinos pradedamos kurti greičiau.
• Daugiau biotechnologijų ir naujų įmonių, kurios daugiausia dėmesio skiria genų sintezės technologijoms bendradarbiaujant su biofarmacijos įmonėmis.
• Vyriausybės lenktyniauja investuoti į atitinkamas sintetinės DNR laboratorijas, kad sukurtų vaistus ir pramonines medžiagas.
• Sintetinės DNR kaina mažėja, o tai lemia genetinių tyrimų demokratizavimą. Ši tendencija taip pat gali paskatinti daugiau biohakerių, norinčių eksperimentuoti su savimi.
• Padidinti genetiniai tyrimai, dėl kurių sparčiau vystomos genų redagavimo ir terapijos technologijos, tokios kaip CRISPR / Cas9.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

• Kokie kiti masinės sintetinės DNR gamybos pranašumai?
• Kaip vyriausybės turėtų reguliuoti šį sektorių, kad jis išliktų etiškas?