211service.com
Rychlé vytvoření genomu od nuly
K syntéze kompletního mitochondriálního genomu od nuly byla použita technika rychlé syntézy DNA. Novou metodu použije k rychlé výrobě vakcín začínající společnost s názvem Synthetic Genomics Vaccines.
Tvůrce genomu: Daniel Gibson, profesor na Institutu J. Craiga Ventera, vyvíjí nové způsoby, jak spojit DNA.
Nová technika umožňuje biologům sestavit velké kusy DNA z návrhů upravených na počítači rychleji než dříve. Výzkumníci na Institut J. Craiga Ventera v Rockville, Maryland, použili tuto metodu k vytvoření celého genomu buněčné organely zvané mitochondrie, což je krok, který by mohl vést k terapiím metabolických onemocnění. Synthetic Genomics spolupracuje s farmaceutickým gigantem Novartis, aby urychlil vývoj vakcín proti chřipce pomocí tohoto přístupu.
Tím, že jsme schopni rychle syntetizovat DNA, můžeme vyrobit novou vakcínu proti chřipce za 24 hodin nebo méně, říká J. Craig Venter , zakladatel a prezident ústavu. Výroba nové vakcíny proti chřipce nyní trvá několik měsíců.
Před každou chřipkovou sezónou epidemiologové sledují rychle se vyvíjející chřipkový virus po dobu několika měsíců Světová zdravotnická organizace (WHO) odhaduje, které tři kmeny se s největší pravděpodobností rozšíří. WHO pak vyvíjí oslabené verze těchto virů a tyto zásoby semen jsou distribuovány výrobcům vakcín, kteří inkubují vakcínu proti oslabenému viru ve slepičích vejcích, což je proces, který trvá 35 dní.
Vědci z Institutu J. Craiga Ventera pod vedením profesora ústavu Daniel Gibson , přišli s technikou pro syntézu úseků DNA v rozsahu velikostí virových genomů. Se správným výchozím materiálem lze proces provést za několik hodin.
Při práci se sekvencí DNA uloženou v počítačovém souboru ji vědci nejprve rozdělili na překrývající se části, které jsou dostatečně malé na to, aby se daly ekonomicky a rychle vyrobit z chemikálií v lahvích. To se provádí pomocí standardního stroje zvaného syntetizér DNA. Několik úseků DNA je poté spojeno se směsí enzymů, které je spojí dohromady během asi 15 minut. Delší kusy se opět spojí jeden s druhým a stejná směs enzymů je spojí do ještě delší uspořádané sekvence. Klíčem, říká Gibson, bylo najít správnou kombinaci tří enzymů, které by daly dohromady všechny fragmenty DNA.
Letos na jaře Gibsonova skupina použila k výrobě prvního syntetického článku pracnější techniku. Na počítači upravili bakteriální genom, syntetizovali jej pomocí kvasinek a poté jej transplantovali do jiného druhu bakterií. Použití kvasinek ke spojení genomu chvíli trvá, protože kvasinky musí růst přes noc, aby spojily fragmenty DNA dohromady. Kvasinky jsou stále potřeba k výrobě něčeho tak velkého, jako je celý bakteriální genom, protože mohou pracovat s mnohem větším množstvím DNA než chemikálie používané v nové metodě.
K vytvoření menších genomů, včetně genomů vakcín, výzkumníci Venter Institute nepotřebují kvasinky. Pokud již vytvořili kratší počáteční kusy DNA, říká Gibson, mohou dát dohromady celý zásobní materiál vakcíny nebo genom buněčné organely, jako je mitochondrie, za jediný den. To je přesně to, co udělali v práci popsané v článku publikovaném tento týden v časopise Přírodní metody .
Mitochondrie jsou životně důležitou součástí všech živočišných buněk, hrají hlavní roli v metabolismu a mají svůj vlastní genom. Mitochondriální onemocnění mohou vést k hluchotě, cukrovce, svalové slabosti, poruchám učení a mnoha dalším problémům. Doufáme, že pomocí metody rychlé syntézy DNA ke studiu mitochondrií uvidíme, co tyto problémy způsobuje na genetické úrovni, a uvidíme, zda je dokážeme opravit, říká Gibson.
Během následujících tří let Syntetické genomické vakcíny naváže partnerství se společností Novartis při použití těchto metod k výrobě zásob vakcín proti chřipce. Novartis pracuje na metodě růstu vakcín na bázi buněk, která by nahradila slepičí vejce, která se dnes používají k pěstování vakcín. To by odstranilo potřebu přizpůsobovat viry ptákům, což prodlužuje čas a mělo by to být obecně rychlejší. Tento přístup ještě není schválen americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv, ale testy probíhají.
Venter říká, že rychlejší technika syntézy DNA by také mohla umožnit držet krok s ještě rychleji se vyvíjejícími patogeny, které se mění příliš rychle na to, aby jim vývoj konvenčních vakcín stačil. Patří sem HIV, malárie a rhinovirus – jedna z příčin běžného nachlazení.