Sinteză mai rapidă a genelor: ADN-ul sintetic ar putea fi cheia pentru o asistență medicală mai bună

• Autor:
• Numele autorului

  Previziune Quantumrun
• Ianuarie 16, 2023

Rezumat perspectivă

Sinteza chimică a ADN-ului și asamblarea acestuia în gene, circuite și chiar genomi întregi au revoluționat biologia moleculară. Aceste tehnici au făcut posibilă proiectarea, construirea, testarea, învățarea din greșeli și repetarea ciclului până la obținerea rezultatului dorit. Această abordare se află în centrul inovației în biologie sintetică. 

Context de sinteză a genelor mai rapid

Sinteza transformă codul genetic digital în ADN molecular, astfel încât cercetătorii să poată crea și produce cantități mari de material genetic. Datele ADN disponibile s-au extins datorită tehnologiilor de secvențiere de ultimă generație (NGS). Această dezvoltare a condus la o creștere a bazelor de date biologice care conțin secvențe ADN din fiecare organism și mediu. Cercetătorii pot acum extrage, analiza și modifica mai ușor aceste secvențe datorită eficienței mai mari a software-ului de bioinformatică.

Cu cât oamenii de știință au mai multe informații biologice din „arborele vieții” (rețeaua de genomuri), cu atât înțeleg mai bine modul în care lucrurile vii sunt legate genetic. Secvențierea de generație următoare ne-a ajutat să înțelegem mai bine bolile, microbiomul și diversitatea genetică a organismelor. Acest boom de secvențe permite, de asemenea, să crească noi discipline științifice, cum ar fi ingineria metabolică și biologia sintetică. Accesul la aceste informații nu numai că îmbunătățește diagnosticele și terapiile actuale, dar deschide și calea pentru noi descoperiri medicale care vor avea un impact de durată asupra sănătății umane. 

În plus, biologia sintetică are potențialul de a afecta multe domenii, cum ar fi crearea de noi medicamente, materiale și procese de fabricație. În special, sinteza genelor este una dintre tehnologiile promițătoare care ajută la construirea și modificarea secvențelor genetice foarte rapid, ceea ce duce la descoperirea de noi funcții biologice. De exemplu, biologii transferă adesea gene între organisme pentru a testa ipotezele genetice sau pentru a oferi organismelor probe trăsături sau capacități unice.

Impact perturbator

Secvențele scurte de ADN sintetizate chimic sunt esențiale deoarece sunt versatile. Ele pot fi utilizate în laboratoare de cercetare, spitale și industrie. De exemplu, au fost utilizate pentru a identifica virusul COVID-19. Fosforamiditele sunt elemente de bază necesare în producerea secvențelor de ADN, dar sunt instabile și se sparg rapid.

În 2021, omul de știință Alexander Sandahl a dezvoltat o nouă modalitate brevetată de a fabrica rapid și eficient aceste blocuri de construcție pentru producția de ADN, accelerând semnificativ procesul înainte ca aceste componente să se dezintegreze. Secvențele de ADN sunt numite oligonucleotide, utilizate pe scară largă pentru identificarea bolilor, fabricarea medicamentelor și alte aplicații medicale și biotehnologice. 

Una dintre cele mai importante firme biotehnologice specializate în fabricarea ADN-ului sintetic este Twist Bioscience, cu sediul în SUA. Compania leagă oligonucleotidele împreună pentru a crea gene. Prețul pentru oligos este în scădere, la fel ca și timpul necesar pentru a le face. Începând cu 2022, costul dezvoltării perechilor de baze ADN este de doar nouă cenți. 

ADN-ul sintetic al lui Twist poate fi comandat online și trimis la un laborator în câteva zile, după care este folosit pentru a crea molecule țintă, care sunt elementele de bază pentru noi produse alimentare, îngrășăminte, produse industriale și medicamente. Ginkgo Bioworks, o firmă de inginerie celulară evaluată la 25 de miliarde USD, este unul dintre clienții principali ai Twist. Între timp, în 2022, Twist a lansat două controale ADN sintetice pentru virusul variolei maimuțelor umane pentru a ajuta cercetătorii să dezvolte vaccinuri și tratamente. 

Implicațiile sintezei mai rapide a genelor

Implicațiile mai largi ale sintezei mai rapide ale genelor pot include: 

• Identificarea accelerată a virusurilor care provoacă pandemii și epidemii, ceea ce duce la dezvoltarea în timp util a vaccinurilor.
• Mai multe biotehnologii și startup-uri care se concentrează pe tehnologiile de sinteză a genelor în parteneriat cu firme biofarmaceutice.
• Guvernele se întrec pentru a investi în laboratoarele lor de ADN sintetic pentru a dezvolta medicamente și materiale industriale.
• Costul ADN-ului sintetic devine mai mic, ceea ce duce la democratizarea cercetării genetice. Această tendință poate duce, de asemenea, la mai mulți biohackeri care doresc să experimenteze pe ei înșiși.
• Creșterea cercetării genetice care a condus la dezvoltări mai rapide în tehnologiile de editare și terapie genetică, cum ar fi CRISPR/Cas9.

Întrebări de luat în considerare

• Care sunt celelalte beneficii ale producerii în masă a ADN-ului sintetic?
• Cum ar trebui guvernele să reglementeze acest sector, astfel încât să rămână etic?