211service.com
Sztuczne DNA startupu może zrewolucjonizować projektowanie leków
Cztery litery DNA tworzą uniwersalny kod współdzielony przez całe życie. A przynajmniej kiedyś. Synthorx, biotechnologiczny startup z La Jolla w Kalifornii, projektuje mikroby z rozszerzonym alfabetem genetycznym zawierającym sześć liter, dodając syntetyczne X i Y do naturalnych A, T, G i C. Bakterie te nie mają odpowiedników w naturze i Synthorx wykorzystuje je do projektowania nowych białek, które są obiecujące jako podstawa przyszłych środków przeciwbólowych, antybiotyków i związków zwalczających raka.
Firma bazuje na pracy jednego z jej założycieli, chemika Floyda Romesberga z Scripps Research Institute w San Diego. Przez ponad 15 lat Romesberg majstrował przy udoskonalaniu pary sztucznych liter DNA, które będą działać zgodnie z genetyczną maszynerią życia, ale nie będą tak podobne, by pomylić je z istniejącymi literami. W 2012 r. laboratorium Romesberga opublikowało stworzenie X i Y, a w 2014 r. wykazał, że komórki bakteryjne mogą replikować i propagować geny zawierające X i Y w przyszłych pokoleniach.
Dodając litery DNA X i Y, komórki mogą tworzyć białka zawierające do 172 różnych aminokwasów — w porównaniu z zestawem 20 w naturze.
Ludzie zawsze myśleli, że jest jakaś złożoność lub że bardzo trudno będzie naśladować życie, mówi Romesberg. To naprawdę sugeruje, że molekuły życia nie są uprzywilejowane w żaden szczególny sposób.
Dwa lata temu nikt nie używał X i Y do niczego pożytecznego. Ale celem Romesberga było stworzenie leków zbyt skomplikowanych, aby można je było wykonać przy użyciu konwencjonalnej chemii. Nie mogę tego zrobić w swoim laboratorium, powiedział Romesberg. Tak więc założenie firmy skupionej wyłącznie na tym jest sposobem na osiągnięcie tego celu. Nadszedł Synthorx.
Stworzenie X i Y jest samo w sobie naukowym punktem zwrotnym, jednak prawdziwy postęp Synthorx polega na wykorzystaniu tych liter do tworzenia nowych białek. Proste dodanie liter DNA X i Y hipotetycznie umożliwia komórkom wytwarzanie białek zawierających do 172 różnych aminokwasów, w porównaniu z zestawem 20 w naturze.
Wiele z tych aminokwasów jest dość zbędnych, mówi Romesberg. A chemikowi medycznemu, który poświęca się swojej karierze na wytwarzanie leków, musi to wyglądać na niezwykle ograniczające. Wykorzystując syntetyczne aminokwasy, naukowcy mogą sprawić, że istniejące białko będzie silniej wiązać się ze swoim celem, co da skuteczniejszy lek. Innym pomysłem jest zaprojektowanie białka tak, aby wiązało się z jednym konkretnym celem przy jednoczesnym unikaniu bardzo podobnych celów w nadziei na wyeliminowanie niebezpiecznych skutków ubocznych. Jeden z takich projektów w Synthorx ma na celu przekształcenie jadu pająka w nieopioidowy, nieuzależniający środek przeciwbólowy.
W programie są również nowatorskie antybiotyki i leki na zaburzenia metaboliczne. Insulina byłaby świetnym celem, mówi dyrektor generalny Synthorx Court Turner. Jest już produkowany w E coli, ale musi być wstrzykiwany codziennie. Włączenie odpowiednich syntetycznych aminokwasów do cząsteczek insuliny może stworzyć długotrwałą wersję, tak że diabetycy będą musieli wstrzykiwać ją tylko co kilka dni lub raz w tygodniu.
Wydaje się, że wśród naukowców nie ma wątpliwości, że jeśli ta technologia zadziała, będzie rewolucyjna. Ale do tej pory nie było bodźców do szaleńczych marzeń o zastosowaniach rozszerzonego alfabetu genetycznego i zdolności do wytwarzania białek o dużej ilości nienaturalnych aminokwasów. Marc Lajoie, biolog syntetyczny z University of Washington, mówi: To tak naprawdę tylko problem z wyobraźnią i szczerze mówiąc, nawet myślenie o użyciu jednego nienaturalnego aminokwasu jest dla niektórych trochę szalone.