Snabbare gensyntes: Syntetiskt DNA kan vara nyckeln till bättre sjukvård

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• Januari 16, 2023

Insiktssammanfattning

Den kemiska syntesen av DNA och dess sammansättning till gener, kretsar och till och med hela genom har revolutionerat molekylärbiologin. Dessa tekniker har gjort det möjligt att designa, bygga, testa, lära av misstag och upprepa cykeln tills det önskade resultatet uppnås. Detta tillvägagångssätt är kärnan i innovation inom syntetisk biologi. 

Snabbare gensynteskontext

Syntes förvandlar digital genetisk kod till molekylärt DNA så att forskare kan skapa och producera stora mängder genetiskt material. Den tillgängliga DNA-datan har utökats tack vare nästa generations sekvenseringsteknik (NGS). Denna utveckling har lett till en ökning av biologiska databaser som innehåller DNA-sekvenser från varje organism och miljö. Forskare kan nu extrahera, analysera och modifiera dessa sekvenser lättare på grund av den större effektiviteten i bioinformatikprogramvara.

Ju mer biologisk information forskarna har från "livets träd" (nätverket av genom), desto bättre förstår de hur levande varelser är genetiskt relaterade. Nästa generations sekvensering har hjälpt oss att bättre förstå sjukdomar, mikrobiomet och den genetiska mångfalden hos organismer. Denna sekvensboom gör det också möjligt för nya vetenskapliga discipliner, såsom metabol ingenjörskonst och syntetisk biologi, att växa. Tillgång till denna information förbättrar inte bara nuvarande diagnostik och behandling utan banar också väg för nya medicinska genombrott som kommer att ha en bestående inverkan på människors hälsa. 

Dessutom har syntetisk biologi potential att påverka många områden, som att skapa nya läkemedel, material och tillverkningsprocesser. I synnerhet är gensyntes en av de lovande teknikerna som hjälper till att bygga och förändra genetiska sekvenser mycket snabbt, vilket leder till upptäckter av nya biologiska funktioner. Till exempel överför biologer ofta gener över organismer för att testa genetiska hypoteser eller ge provorganismer unika egenskaper eller förmågor.

Störande inverkan

Kemiskt syntetiserade korta DNA-sekvenser är viktiga eftersom de är mångsidiga. De kan användas i forskningslaboratorier, sjukhus och industrin. Till exempel användes de för att identifiera COVID-19-viruset. Fosforamiditer är nödvändiga byggstenar i produktionen av DNA-sekvenser, men de är instabila och går sönder snabbt.

År 2021 utvecklade forskaren Alexander Sandahl ett nytt patenterat sätt att snabbt och effektivt tillverka dessa byggstenar för DNA-produktion, vilket avsevärt påskyndade processen innan dessa komponenter sönderfaller. DNA-sekvenserna kallas oligonukleotider och används ofta för att identifiera sjukdomar, framställa läkemedel och andra medicinska och biotekniska tillämpningar. 

Ett av de ledande bioteknikföretagen som specialiserat sig på tillverkning av syntetiskt DNA är USA-baserade Twist Bioscience. Företaget länkar samman oligonukleotider för att skapa gener. Priset för oligor sjunker, liksom tiden det tar att tillverka dem. Från och med 2022 är kostnaden för att utveckla DNA-baspar bara nio cent. 

Twists syntetiska DNA kan beställas online och skickas till ett labb på några dagar, varefter det används för att skapa målmolekyler, som är byggstenarna för nya livsmedel, gödningsmedel, industriprodukter och medicin. Ginkgo Bioworks, ett cellteknikföretag som värderas till 25 miljarder USD, är en av Twists största kunder. Under tiden, 2022, lanserade Twist två syntetiska DNA-kontroller för det mänskliga appoxviruset för att hjälpa forskare att utveckla vacciner och behandlingar. 

Implikationer av snabbare gensyntes

Vidare implikationer av snabbare gensyntes kan inkludera: 

• Den påskyndade identifieringen av virus som orsakar pandemier och epidemier, vilket leder till en snabbare utveckling av vacciner.
• Fler biotekniker och nystartade företag som fokuserar på gensyntesteknologier i samarbete med biofarmakaföretag.
• Regeringar tävlar om att investera i sina respektive syntetiska DNA-labb för att utveckla mediciner och industrimaterial.
• Kostnaden för syntetiskt DNA blir lägre, vilket leder till demokratisering av genetisk forskning. Denna trend kan också leda till fler biohackers som vill experimentera på sig själva.
• Ökad genetisk forskning som resulterar i snabbare utveckling inom genredigerings- och terapiteknologier, såsom CRISPR/Cas9.

Frågor att överväga

• Vilka är de andra fördelarna med att massproducera syntetiskt DNA?
• Hur bör regeringar reglera denna sektor så att den förblir etisk?