Исследователи, работающие в области синтетической биологии, объединяют вместе биологию, инжиниринг и информатику, чтобы наблюдать, понимать и копировать принципы биологической жизни, создавать новые медицинские технологии и лекарства.
Два последних исследования, опубликованных на страницах журнала Cell, дают надежду на очень скорое появление дешевого, простого и надежного теста на вирус Эбола.
Этот тест будет представлять собой нечто вроде обыкновенной бумажной полоски, на которую достаточно поместить каплю крови или слюны больного человека.
В ходе первого исследования сотрудники Института биологического инжиниринга Уисса при Гарвардском университете (США) создали карманные тест-полоски, снабженные синтетическими генными сетями. Они говорят, что данные полоски являются «штамм-специфическими вирусными сенсорами», которые позволяют не только подтвердить наличие вируса Эбола, но и сразу определить его штамм (разновидность). По сути, это подсмотренные у природы клеточные механизмы, улучшенные в несколько раз и перенесенные на бумагу.
До последнего времени прогресс в синтетической биологии задерживался из-за того что ученые могли создавать такие механизмы только внутри живых клеток. Теперь команда из Гарварда сделала огромный рывок, начав разрабатывать синтетические версии биологических механизмов за пределами клетки.
Синтетические биологические инструменты можно замораживать и хранить
Доктор Кит Пэрди (Keith Pardee), ведущий автор статьи и член исследовательской команды в Институте Уисса, поясняет: «Мы взяли генетический аппарат клеток и встроили его в волокна бумаги, которые можно замораживать, хранить и транспортировать. Теперь плоды синтетической биологии могут быть вывезены за пределы лаборатории и использованы в любом месте планеты для изучения здоровья человека и экологии».
Доктор Пэрди и его коллеги создали целую серию диагностических тестов и биосенсоров на бумажной основе. Эти модифицированные протеины, которые светятся и изменяют цвет, работают достаточно эффективно.
После заморозки бумажные тест-полоски можно хранить до 1 года. Они активируются при добавлении воды. Такие инструменты будут чрезвычайно полезны в лаборатории, где они экономят время и силы ученых по сравнению с традиционными методами с применением живых клеток и тканей.
«Эксперимент с живыми клетками, который сегодня обычно занимает 2-3 дня, с помощью синтетической биологии на бумажной платформе можно выполнять за 90 минут», - говорит доктор Пэрди.
Ученые смогли активировать генетические переключатели и начать создавать точные и практичные генные «схемы» для производства диагностических экспресс-тестов, определяющих антибиотикорезистентные бактерии и разные штаммы вируса Эбола.
Генный переключатель
По словам исследователей, новый сенсор для контроля экспрессии генов очень гибкий и точно программируемый. Но он станет объектом второго исследования. Изначально технология была разработана для работы внутри клеток, но ученые смогли перенести ее на бумагу.
Речь идет о переключателе, который можно запрограммировать на синтез нужного белка после контакта со строго определенной РНК практически любой структуры. РНК – это уникальный генетический код, с помощью которого можно идентифицировать любой инфекционный агент – бактерию, вирус, грибок, паразит.
Ученые даже говорят, что можно создать совершенно немыслимую систему для диагностики и автоматического (!) лечения, которая с помощью последовательности таких молекулярных переключателей будет сначала идентифицировать патоген, а потом инициировать правильную терапию и доставлять в организм лекарство.
Пенг Йин, преподаватель отделения системной биологии Гарвардской школы медицины и член Wyss Core, ведущий автор первого и второго исследований, говорит: «Традиционная синтетическая биология лишь берет существующие биологические части, соединяет их по-другому и заставляет выполнять другие функции. Но это очень точно и функционально».
С другой стороны, хотя сам генный переключатель был навеян природой, ученые полностью переделали его связи. Они фактически превратили его в «синтетический» генный регулятор, который в 40 раз лучше контролирует экспрессию генов, чем обычные.
В сентябре 2014 года издание Nature Biotechnology сообщало о том, что ученые работают над собственной «системой для редактирования генов», которая поможет победить болезнетворные микроорганизмы. Ученые рассказали, что они взяли за основу CRISPR – систему для изменения генов, которую в природе бактерии применяют против вирусов.
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
