211service.com
Startups artificiella DNA kan revolutionera drogdesign
Fyra bokstäver med DNA skriver den universella koden som delas av hela livet. Eller de brukade i alla fall. Synthorx, en bioteknisk startup i La Jolla, Kalifornien, designar mikrober med ett utökat genetiskt alfabet som innehåller sex bokstäver, och lägger till de syntetiska X och Y till de naturliga A, T, G och C. Dessa bakterier har inga motsvarigheter i naturen, och Synthorx använder dem för att designa nya proteiner som lovar som grunden för framtida smärtstillande medel, antibiotika och cancerinriktade föreningar.
Företaget är baserat på en av dess grundares arbete, kemisten Floyd Romesberg vid Scripps Research Institute i San Diego. I över 15 år pysslade Romesberg med att fullända ett par konstgjorda DNA-bokstäver som skulle fungera i linje med livets genetiska maskineri, men inte vara så lika att de blandas ihop med befintliga bokstäver. 2012 publicerade Romesbergs labb skapandet av X och Y, och 2014 visade han att bakterieceller kunde replikera och föröka gener som innehåller X och Y till framtida generationer.
Genom att lägga till DNA-bokstäverna X och Y kan celler skapa proteiner med upp till 172 olika aminosyror - jämfört med naturens uppsättning av 20.
Folk trodde alltid att det fanns en viss komplexitet, eller att det skulle vara väldigt svårt att härma livet, säger Romesberg. Det tyder verkligen på att livets molekyler inte är privilegierade på något speciellt sätt.
För två år sedan hade ingen använt X och Y för att göra något användbart. Men Romesbergs mål var att skapa droger för komplexa för att göra det med konventionell kemi. Jag kan inte göra det i mitt labb, sa Romesberg. Så att starta ett företag som enbart fokuserar på det är ett sätt att få det gjort. Synthorx kom med.
Skapandet av X och Y är ett vetenskapligt landmärke i sig, men Synthorx verkliga framsteg ligger i användningen av dessa bokstäver för att göra nya proteiner. Genom att helt enkelt lägga till DNA-bokstäverna X och Y hypotetiskt tillåter celler att göra proteiner med upp till 172 olika aminosyror, jämfört med naturens uppsättning av 20.
Många av de aminosyrorna är ganska överflödiga, säger Romesberg. Och för en medicinsk kemist som tillbringar sin karriär med att göra droger, måste det se extremt begränsande ut. Med hjälp av syntetiska aminosyror kan forskare få ett befintligt protein att binda till sitt mål starkare, vilket resulterar i ett mer effektivt läkemedel. En annan idé är att konstruera ett protein för att binda till ett specifikt mål samtidigt som man undviker mycket liknande mål i hopp om att eliminera farliga biverkningar. Ett sådant projekt på Synthorx syftar till att förvandla ett spindelgift till ett icke-opioid, icke-beroendeframkallande smärtstillande medel.
Nya antibiotika och läkemedel mot metabola störningar är också på agendan. Insulin skulle vara ett bra mål, säger Synthorx VD Court Turner. Den är redan tillverkad i E coli, men det måste injiceras dagligen. Att införliva de rätta syntetiska aminosyrorna i insulinmolekyler kan göra en långvarig version så att diabetiker bara behöver injicera det med några dagars mellanrum eller en gång i veckan.
Det verkar inte råda några tvivel bland forskare att om den här tekniken fungerar kommer den att bli revolutionerande. Men hittills har det inte funnits någon drivkraft att drömma vilt om tillämpningarna av ett utökat genetiskt alfabet och förmågan att göra proteiner med en bredd av onaturliga aminosyror. Marc Lajoie, en syntetisk biolog vid University of Washington, säger: Det är egentligen bara ett fantasiproblem, och för att vara ärlig, att ens tänka på att använda en onaturlig aminosyra är lite galet för vissa människor.