Raskere gensyntese: Syntetisk DNA kan være nøkkelen til bedre helsetjenester

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Januar 16, 2023

Oppsummering av innsikt

Den kjemiske syntesen av DNA og dets sammenstilling til gener, kretsløp og til og med hele genomer har revolusjonert molekylærbiologien. Disse teknikkene har gjort det mulig å designe, bygge, teste, lære av feil og gjenta syklusen til ønsket resultat er oppnådd. Denne tilnærmingen er kjernen i syntetisk biologiinnovasjon. 

Raskere kontekst for gensyntese

Syntese gjør digital genetisk kode til molekylært DNA slik at forskere kan lage og produsere store mengder genetisk materiale. De tilgjengelige DNA-dataene har utvidet seg takket være neste generasjons sekvenseringsteknologi (NGS). Denne utviklingen har ført til en økning i biologiske databaser som inneholder DNA-sekvenser fra alle organismer og miljøer. Forskere kan nå trekke ut, analysere og endre disse sekvensene lettere på grunn av den større effektiviteten i bioinformatikkprogramvare.

Jo mer biologisk informasjon forskerne har fra «livets tre» (nettverket av genomer), jo bedre forstår de hvordan levende ting er genetisk beslektet. Neste generasjons sekvensering har hjulpet oss til å bedre forstå sykdommer, mikrobiomet og det genetiske mangfoldet til organismer. Denne sekvensboomen gjør det også mulig for nye vitenskapelige disipliner, som metabolsk teknikk og syntetisk biologi, å vokse. Tilgang til denne informasjonen forbedrer ikke bare dagens diagnostikk og terapi, men baner også vei for nye medisinske gjennombrudd som vil ha en varig innvirkning på menneskers helse. 

I tillegg har syntetisk biologi potensial til å påvirke mange områder, for eksempel å lage nye medisiner, materialer og produksjonsprosesser. Spesielt er gensyntese en av de lovende teknologiene som hjelper til med å bygge og endre genetiske sekvenser veldig raskt, noe som fører til oppdagelser av nye biologiske funksjoner. For eksempel overfører biologer ofte gener på tvers av organismer for å teste genetiske hypoteser eller gi prøveorganismer unike egenskaper eller evner.

Forstyrrende påvirkning

Kjemisk syntetiserte korte DNA-sekvenser er essensielle fordi de er allsidige. De kan brukes i forskningslaboratorier, sykehus og industri. For eksempel ble de brukt til å identifisere COVID-19-viruset. Fosforamiditter er nødvendige byggesteiner i produksjonen av DNA-sekvenser, men de er ustabile og går raskt i stykker.

I 2021 utviklet forskeren Alexander Sandahl en ny patentert måte å raskt og effektivt produsere disse byggesteinene for DNA-produksjon, noe som fremskynder prosessen betydelig før disse komponentene går i oppløsning. DNA-sekvensene kalles oligonukleotider, mye brukt for å identifisere sykdommer, produsere medisiner og andre medisinske og bioteknologiske applikasjoner. 

Et av de ledende bioteknologiselskapene som spesialiserer seg på produksjon av syntetisk DNA er USA-baserte Twist Bioscience. Selskapet kobler oligonukleotider sammen for å lage gener. Prisen for oligoer er synkende, det samme er tiden det tar å lage dem. Fra og med 2022 er kostnaden for å utvikle DNA-basepar bare ni cent. 

Twists syntetiske DNA kan bestilles på nettet og sendes til et laboratorium på dager, hvoretter det brukes til å lage målmolekyler, som er byggesteinene for nye matvarer, gjødsel, industriprodukter og medisin. Ginkgo Bioworks, et celleingeniørfirma verdsatt til USD 25 milliarder, er en av Twists største kunder. I mellomtiden, i 2022, lanserte Twist to syntetiske DNA-kontroller for det humane apekoppeviruset for å hjelpe forskere med å utvikle vaksiner og behandlinger. 

Implikasjoner av raskere gensyntese

Større implikasjoner av raskere gensyntese kan omfatte: 

• Den akselererte identifiseringen av virus som forårsaker pandemier og epidemier, fører til mer rettidig utvikling av vaksiner.
• Flere bioteknologiske selskaper og startups som fokuserer på gensynteseteknologier i samarbeid med biofarmafirmaer.
• Regjeringer prøver å investere i sine respektive syntetiske DNA-laboratorier for å utvikle medisiner og industrielle materialer.
• Kostnadene for syntetisk DNA blir lavere, noe som fører til demokratisering av genetisk forskning. Denne trenden kan også føre til flere biohackere som ønsker å eksperimentere på seg selv.
• Økt genetisk forskning som resulterer i raskere utvikling innen genredigerings- og terapiteknologier, som CRISPR/Cas9.

Spørsmål å vurdere

• Hva er de andre fordelene med å masseprodusere syntetisk DNA?
• Hvordan bør regjeringer regulere denne sektoren slik at den forblir etisk?