211service.com
Mašina, kuri pagreitina evoliuciją
Užuot keičiant genomą raidė po raidės, kaip daroma dauguma genų inžinerijos, Jurgio bažnyčia ir jo kolegos sukūrė naują technologiją, kuri gali atlikti 50 bakterijų genomo pakeitimų beveik vienu metu – tai pažanga, kurią būtų galima panaudoti labai paspartinti bakterijų, kurios geriau gamina vaistus, maistines medžiagas ar biokurą, kūrimąsi.
Geresnės klaidos: Naudodami specialiai sukurtą mašiną (parodyta čia), mokslininkai gali greitai sukurti iki 50 genetinių bakterijų pokyčių, žymiai pagreitindami siekį sukurti bakterijų gamyklas, galinčias efektyviai gaminti vaistus, biokurą ir kitus cheminius produktus.
Tai, kas anksčiau užtruko mėnesius, dabar užtrunka dienų, sako Stephenas del Cardayré, Pietų San Franciske įsikūrusios biokuro įmonės LS9, kurios įkūrėjas yra Church, tyrimų ir plėtros viceprezidentas. Netrukus LS9 planuoja panaudoti technologiją, vadinamą multipleksine automatizuota genomo inžinerija arba MAGE, kad paspartintų bakterijų ląstelių, galinčių gaminti nebrangų atsinaujinantį kurą ir chemines medžiagas, vystymąsi.
Taikydami tradicinį laipsnišką genų inžinerijos metodą, mokslininkai geną po geno derina su ląstelės metaboline sistema, bandydami pagreitinti kai kurias reakcijas, o kitas slopinti. Tačiau šis metodas yra lėtas ir nenuspėjamas. Ląstelės metabolizmas susideda iš milijonų sudėtingai persipynusių reakcijų, todėl konkretus vienoje reakcijoje dalyvaujančio geno pakeitimas gali neduoti norimų rezultatų arba sukelti žalingą šalutinį poveikį.
Vietoj to, Church ir jo bendradarbiai atakuoja genomą plačiu mastu. Jie suprojektuoja daugybę genetinių pokyčių, nukreiptų į genus visame genome, ir tada juos visus įgyvendina iš karto, ieškodami susidariusios bakterijos padermės, galinčios geriausiai pagaminti norimą produktą. Tai leidžia modifikuoti genomą daug greičiau nei tradiciniai vieno žingsnio procesai, sako Kristala Jones-Prather, MIT medžiagų apykaitos inžinierė, kuri tiesiogiai nedalyvavo tyrime.
Taikant MAGE technologiją, mokslininkai pirmiausia sukuria 50 trumpų DNR grandžių, kurių kiekvienoje yra seka, panaši į geną arba genų reguliavimo seką tikslinės bakterijos genome, bet kuri buvo tam tikru būdu atnaujinta, įtraukiant pakeitimą, dėl kurio fermentas gali tapti labiau aktyvus. efektyviai arba padidinti tam tikro baltymo gamybą.
DNR sumaišoma į bakterijų buteliuką, kuris vėliau dedamas į pagal užsakymą pagamintą aparatą, suprojektuotą Churcho laboratorijoje. Mašinoje mišiniui taikomas tiksliai choreografinis temperatūros ir cheminių ciklų rutina, skatinanti bakterijų ląsteles perimti svetimą DNR, pakeičiant ją į savo genomus vietoj įgimtos dalies, į kurią jis panašus. Manoma, kad vienos grandinės DNR dalys suklastotų ląstelės DNR replikacijos mechanizmus, prasiskverbdamos į vidų ir užpildydamos spragą replikacijos proceso metu, sako Church. Kiekviena greitai besidauginančių bakterijų karta pasiima daugiau svetimos DNR ir galiausiai sukuria populiaciją, kuri turi visus norimus genetinius pokyčius.
Bandydamas įrenginį, Churchas ir jo komanda sukūrė bakterijas, kurios galėtų efektyviau gaminti likopeną – antioksidantą, kurio gausu pomidoruose. Jie sukūrė DNR grandines, nukreiptas į genus, kurie, kaip žinoma, dalyvauja likopeno gamyboje, ir tada stebėjo kelis inžinerijos būdu sukurtų bakterijų vamzdelius ryškiai raudono junginio gamybai. Vos per tris dienas jie sukūrė padermę, galinčią pagaminti penkis kartus daugiau likopeno, remiantis išvadomis, pateiktomis šį mėnesį Harvarde vykusioje konferencijoje. Geriausias likopeno gamintojas turėjo 24 genetinius pokyčius – keturis blokavo geno baltymo gamybą, o 20 lėmė nedidelius ar didelius to geno ekspresijos pokyčius.
Churchas ir jo bendradarbiai, kurie galiausiai planuoja sukurti komercinę įrenginio versiją, dabar kuria įvairių tipų chemines medžiagas, įskaitant biokurą ir narkotikų pirmtakus.