211service.com
Edycja kodu genetycznego żywych bakterii
Naukowcy z Harvard Medical School opracowali narzędzie do znajdowania i zastępowania kodu genetycznego żywych bakterii. Technika ta oferuje skuteczniejszy sposób manipulowania żywymi organizmami i może być ostatecznie wykorzystana do wytwarzania drobnoustrojów przemysłowych, które są bezpieczniejsze, bardziej wytrzymałe i wytwarzają nowe rodzaje leków i chemikaliów.
Pierścień rejestratora: Kolorowe kolce wokół tego pierścienia reprezentują liczbę kodonów, które zostały zastąpione w E.coli.
Większość genów, które tworzą kod genetyczny organizmu, to zasadniczo plany projektowe do wytwarzania białek. Każdy gen składa się z długiej nici cząsteczek, zwanych nukleotydami. Trzy takie nukleotydy – grupa znana jako kodon – mówią komórce, których aminokwasów powinna użyć do budowy białka.
Komórki mogą wykorzystywać 22 naturalnie występujące aminokwasy jako elementy budulcowe do tworzenia białek, ale chemicy zsyntetyzowali w laboratorium ponad sto tak zwanych nienaturalnych aminokwasów, używając narzędzi chemicznych, a nie biologii. Naturalnie występujące organizmy nie mogą wytwarzać ani budować z tych chemikaliów. Organizmy, które mogłyby budować białka przy użyciu tych aminokwasów, otworzyłyby nowe możliwości, zwłaszcza w zakresie opracowywania leków. Ale normalnym komórkom brakuje niezbędnego kodu genetycznego do pracy z tymi nienaturalnymi aminokwasami.
Zespół na Harvardzie, kierowany przez Kościół Jerzego , opracował narzędzie do edycji genów, które mogą to zmienić. Aby drobnoustroje były zdolne do budowania białek zawierających nienaturalne aminokwasy, naukowcy muszą być w stanie zarówno edytować wszystkie określone kodony w genomie, jak i manipulować maszynerią komórkową, która odczytuje te kodony. Nowe narzędzie pozwala im wykonać pierwszą część.
Church mówi, że ma nadzieję osiągnąć dzięki temu podejściu trzy cele. Najpierw chce zbudować bakterie, które mogą wytwarzać nowe leki i inne chemikalia. Po drugie, chce genetycznie modyfikować bakterie, które nie mogą żyć poza laboratorium, ponieważ potrzebują nienaturalnych aminokwasów, aby przetrwać – wyczyn, który może zapobiec szkodom środowiskowym, które mogą wynikać z uwolnienia takich bakterii na świecie. Po trzecie, chce stworzyć bakterie odporne na wirusy, ponieważ wirusy mogą powodować problemy w produkcji przemysłowej. Sposobem na osiągnięcie tych wszystkich rzeczy jest zmiana [znaczenia] kodu genetycznego twojego ulubionego organizmu, mówi Church.
czwartek, w dzienniku Nauka , grupa Churcha opisała, jak usunęła wszystkie 314 wystąpień konkretnego kodonu z genomu życia”. E coli i zastąpił je innym kodonem. Praca była współprowadzona przez Farren Isaacs , obecnie adiunkt biologii molekularnej na Uniwersytecie Yale. Proces obejmuje wprowadzanie zmian genetycznych na małą skalę w wielu szczepach E coli , a następnie łącząc je.
Naukowcy z Instytut J. Craiga Ventera wcześniej wykazali inny sposób edycji całego genomu. To ta sama grupa, która w zeszłym roku stworzyła pierwszą syntetyczną żywą komórkę. Grupa Venter edytuje genom na komputerze, a następnie syntetyzuje całość za pomocą kombinacji maszynerii i komórek drożdży; następnie genom jest przeszczepiany do komórki biorcy.
Metoda Churcha wprowadza zmiany w żywych komórkach. Uważa, że zaletą tego podejścia jest możliwość korygowania błędów, które pojawiają się na drodze do wprowadzenia większych zmian. Church ma nadzieję, że jego najnowsza praca przekona innych badaczy o wartości inżynierii w skali genomu. Zarówno jego metoda, jak i ta opracowana w Instytucie Ventera, polegają na użyciu maszyn do syntezy DNA, aby wytworzyć duże ilości DNA, które mają zostać wchłonięte przez zmodyfikowane komórki. Synteza DNA jest nadal droga. A czas poświęcony na obie techniki, choć się skraca, to kolejny wydatek. Musimy obniżyć koszty i pomyśleć o łatwości użytkowania – mówi.
Wytwarzanie białek z nienaturalnych składników jest tak przydatne, że biolodzy robią to od dziesięcioleci, choć nieefektywnie, mówi David Tirrell , profesor inżynierii chemicznej w Caltech. Tirrell nie jest powiązany z grupą Harvard.
Dwie firmy — Allozyme, z którą związany jest Tirrell, oraz Ambrix — produkują leki białkowe zawierające nienaturalne aminokwasy. W obu przypadkach stworzyli bakterie, które potrafią wytwarzać białka zawierające tylko jeden nienaturalny aminokwas. Mówi, że tworzenie organizmów, które mogą wykorzystywać więcej tych nienaturalnych chemikaliów do produkcji nowych rodzajów cząsteczek, otworzyłoby nowe granice dla leków białkowych. Białka z nienaturalnymi składnikami mogą również być w stanie pokonywać bariery w organizmie, które dzisiaj nie są łatwe do przełamania, takie jak bariera krew-mózg. Grupa Churcha rozpoczyna współpracę z Ambrix.