211service.com
Skapa ett genom snabbt från grunden
En snabb DNA-syntesteknik har använts för att syntetisera ett komplett mitokondriegenom från grunden. Den nya metoden kommer att användas för att göra vacciner snabbt av ett startup-företag som heter Synthetic Genomics Vaccines.
Genommakare: Daniel Gibson, professor vid J. Craig Venter Institute, utvecklar nya sätt att sy ihop DNA.
Den nya tekniken gör det möjligt för biologer att sätta ihop stora bitar av DNA från mönster som redigerats på en dator snabbare än tidigare. Forskare vid J. Craig Venter Institute i Rockville, Maryland, använde metoden för att göra hela genomet av en cellulär organell som kallas mitokondrierna, ett steg som kan leda till terapier för metabola sjukdomar. Synthetic Genomics samarbetar med läkemedelsjätten Novartis för att påskynda utvecklingen av influensavacciner med metoden.
Genom att snabbt kunna syntetisera DNA kan vi göra ett nytt frövaccin mot influensa på 24 timmar eller mindre, säger J. Craig Venter , grundare och ordförande för institutet. Det tar nu flera månader att ta fram ett nytt influensavaccin.
Inför varje influensasäsong övervakar epidemiologer det snabbt utvecklande influensaviruset under en period av månader, och Världshälsoorganisationen (WHO) gör en gissning om vilka tre stammar som mest sannolikt kommer att spridas. WHO utvecklar sedan försvagade versioner av dessa virus, och dessa frölager distribueras till vaccintillverkare, som inkuberar det försvagade virusvaccinet i kycklingägg, en process som tar 35 dagar.
Forskare vid J. Craig Venter Institute, ledd av institutsprofessor Daniel Gibson , har kommit på en teknik för att syntetisera sträckor av DNA i storleksintervallet för de virala genomen. Med rätt utgångsmaterial kan processen göras på några timmar.
Genom att arbeta med en DNA-sekvens lagrad i en datorfil delar forskarna först upp den i överlappande bitar som är tillräckligt små för att göras ekonomiskt och snabbt av kemikalier på flaska. Detta görs med hjälp av en standardmaskin som kallas en DNA-syntes. Flera DNA-sträckor slås sedan samman med en blandning av enzymer som syr ihop dem på cirka 15 minuter. Längre bitar slås igen samman med varandra och samma blandning av enzymer syr ihop dem till en ännu längre ordnad sekvens. Nyckeln, säger Gibson, var att hitta den rätta kombinationen av tre enzymer för att sätta ihop alla DNA-fragment.
I våras använde Gibsons grupp en mer arbetsintensiv teknik för att tillverka den första syntetiska cellen. De redigerade ett bakteriegenom på datorn, syntetiserade det med hjälp av jäst och transplanterade det sedan till en annan art av bakterier. Att använda jäst för att sätta ihop arvsmassan tar ett tag eftersom jästen måste växa över natten för att sy ihop DNA-fragment. Jäst behövs fortfarande för att göra något så stort som ett helt bakteriegenom eftersom det kan arbeta med mycket mer DNA än de kemikalier som används i den nya metoden.
För att göra mindre genom, inklusive de av vacciner, behöver forskarna vid Venter Institute inte jäst. Om de redan har gjort de kortare startbitarna av DNA, säger Gibson, kan de sätta ihop en hel vaccinfröstock, eller genomet av en cellulär organell som mitokondrierna, på en enda dag. Det är precis vad de gjorde i det arbete som beskrivs i en tidning som publicerades denna vecka i tidskriften Naturmetoder .
Mitokondrien är en viktig del av alla djurceller, spelar en viktig roll i ämnesomsättningen, och den har sitt eget genom. Mitokondriella sjukdomar kan leda till dövhet, diabetes, muskelsvaghet, inlärningssvårigheter och många andra problem. Genom att använda den snabba DNA-syntesmetoden för att studera mitokondrierna hoppas vi kunna se vad som orsakar dessa problem på genetisk nivå, och se om vi kan fixa dem, säger Gibson.
Under de kommande tre åren, Syntetiska genomiska vacciner kommer att samarbeta med Novartis för att använda dessa metoder för att tillverka influensavaccinbestånd. Novartis arbetar med en cellbaserad vaccintillväxtmetod för att ersätta de kycklingägg som används för att odla vaccin idag. Detta skulle eliminera behovet av att anpassa virusen för fåglar, vilket lägger till tid, och generellt sett borde vara snabbare. Tillvägagångssättet är ännu inte godkänt av U.S. Food and Drug Administration, men försök pågår.
Venter säger att den snabbare DNA-syntestekniken också kan göra det möjligt att hålla jämna steg med ännu snabbare utvecklande patogener som förändras för snabbt för att konventionell vaccinutveckling ska hänga med. Detta inkluderar HIV, malaria och rhinovirus - en av orsakerna till förkylning.