211service.com
Redigering af den genetiske kode for levende bakterier
Forskere ved Harvard Medical School er kommet med et find-og-erstat-værktøj til at redigere den genetiske kode for levende bakterier. Teknikken tilbyder en mere kraftfuld måde at manipulere levende organismer på og kan i sidste ende bruges til at lave industrielle mikrober, der er sikrere, mere robuste og producerer nye slags lægemidler og kemikalier.
Genkoderring: De farvede spidser omkring denne ring repræsenterer antallet af kodoner, der er blevet erstattet i E.coli.
De fleste af generne, der udgør en organismes genetiske kode, er i det væsentlige designplaner til fremstilling af proteiner. Hvert gen består af en lang streng af molekyler, kaldet nukleotider. Tre sådanne nukleotider - en gruppe kendt som et kodon - fortæller en celle, hvilke aminosyrer den skal bruge, mens den opbygger et protein.
Celler kan bruge 22 naturligt forekommende aminosyrer som byggesten til at lave proteiner, men kemikere har syntetiseret over hundrede såkaldte unaturlige aminosyrer i laboratoriet ved hjælp af kemiens værktøjer, ikke biologien. Naturligt forekommende organismer kan ikke lave eller bygge med disse kemikalier. Organismer, der kunne bygge proteiner ved hjælp af disse aminosyrer, ville åbne op for nye muligheder, især inden for udvikling af lægemidler. Men normale celler mangler den nødvendige genetiske kode til at arbejde med disse unaturlige aminosyrer.
Et team på Harvard, ledet af George Kirke , har udviklet et værktøj til at redigere gener, der kunne ændre dette. For at gøre mikrober i stand til at bygge proteiner, der inkorporerer unaturlige aminosyrer, skal forskere både være i stand til at redigere alle visse kodoner i genomet og at manipulere cellemaskineriet, der læser disse kodoner. Det nye værktøj lader dem klare den første del.
Church siger, at han håber at nå tre mål med tilgangen. Først vil han bygge bakterier, der kan producere nye lægemidler og andre kemikalier. For det andet ønsker han at gensplejse bakterier, der ikke kan leve uden for laboratoriet, fordi de har brug for unaturlige aminosyrer for at overleve - en bedrift, der kunne forhindre den miljøskade, der kan være et resultat af, at sådanne bakterier bliver sluppet løs i verden. Og for det tredje vil han lave bakterier, der er immune over for virus, da vira kan give problemer i industriel produktion. Måden at opnå alle disse ting på er at ændre [betydningen af den] genetiske kode for din yndlingsorganisme, siger Church.
torsdag, i journalen Videnskab Kirkens gruppe beskrev, hvordan den slettede alle 314 forekomster af et bestemt kodon i levendes genom E coli og erstattede dem med en anden kodon. Arbejdet blev ledet i fællesskab af Farren Isaacs , nu assisterende professor i molekylærbiologi ved Yale University. Processen involverer at lave små genetiske ændringer i flere stammer af E coli og derefter kombinere dem.
Forskere ved J. Craig Venter Institute har tidligere vist en anderledes at redigere et helt genom. Dette er den samme gruppe, som lavede den første syntetiske levende celle sidste år. Venter-gruppen redigerer genomet på en computer og syntetiserer derefter det hele ved hjælp af en kombination af maskineri og gærceller; derefter transplanteres genomet ind i en modtagercelle.
Kirkens metode introducerer ændringer i levende celler. Han mener, at fordelen ved denne tilgang er, at det er muligt at rette fejl, efterhånden som de sker på vejen mod større ændringer. Church håber, at hans seneste arbejde vil overbevise andre forskere om værdien af ingeniørarbejde i genomskala. Både hans metode og den, der er udviklet på Venter Instituttet, går ud på at bruge DNA-synthesizer-maskiner til at lave store mængder DNA, som de konstruerede celler kan optage. DNA-syntese er stadig dyrt. Og tiden involveret i begge teknikker, selvom den bliver kortere, er en anden udgift. Vi skal have omkostningerne ned, og tænke på brugervenlighed, siger han.
At lave proteiner med unaturlige komponenter er så nyttigt, at biologer har gjort det, omend ineffektivt, i årtier, siger David Tirrell , professor i kemiteknik ved Caltech. Tirrell er ikke tilknyttet Harvard-gruppen.
To virksomheder - Allozyme, som Tirrell er forbundet med, og Ambrix - fremstiller begge proteinlægemidler, der indeholder unaturlige aminosyrer. I begge tilfælde har de konstruerede bakterier, der kan lave proteiner, der kun indeholder en unaturlig aminosyre. At lave organismer, der kan bruge flere af disse unaturlige kemikalier til at producere nye slags molekyler, ville åbne nye grænser for proteinlægemidler, siger han. Proteiner med unaturlige komponenter vil muligvis også være i stand til at krydse barrierer i kroppen, som ikke let brydes i dag, såsom blod-hjerne-barrieren. Kirkens gruppe indleder et samarbejde med Ambrix.