NatComm: Открыт способ быстрее и дешевле синтезировать искусственные хромосомы

Новая революционная методика, изобретенная исследователями Дорнсайфского колледжа литературы, искусств и науки при Университете Южной Калифорнии, может произвести революцию в области синтетической биологии.

Метод, известный как CReATiNG (Cloning Reprogramming and Assembling Tiled Natural Genomic DNA), предлагает более простой и экономически эффективный подход к созданию синтетических хромосом. Он может значительно продвинуть генную инженерию и обеспечить широкий спектр достижений в медицине, биотехнологии, производстве биотоплива и даже освоении космоса.

CReATiNG работает путем клонирования и сборки естественных сегментов ДНК дрожжей, что позволяет ученым создавать синтетические хромосомы, которые могут заменить свои родные аналоги в клетках. Инновационная техника позволяет исследователям объединять хромосомы разных штаммов и видов дрожжей, изменять структуру хромосом и удалять несколько генов одновременно.

Ведущий исследователь Ян Эренрайх, профессор биологических наук в Университете Южной Калифорнии в Дорнсайфе, говорит, что этот метод значительно превосходит существующие технологии.

С помощью CReATiNG мы можем генетически перепрограммировать организмы сложными способами, которые ранее считались невозможными даже с такими новыми инструментами, как CRISPR, — сказал он.

Это открывает мир возможностей в синтетической биологии, углубляя наше фундаментальное понимание жизни и прокладывая путь к революционным приложениям.

Исследование было опубликовано 20 декабря в журнале Nature Communications.

CReATiNG делает сложные исследования проще и дешевле

Область синтетической биологии возникла как способ для ученых взять под контроль живые клетки, такие как дрожжи и бактерии, чтобы лучше понять, как они работают, и позволить им производить полезные соединения, такие как новые лекарства.

За последние десять лет появилась новая форма синтетической биологии, называемая синтетической геномикой, которая предполагает синтез целых хромосом или целых геномов организмов, — говорит Эренрайх.

Особенность большинства исследований в области синтетической геномики заключается в том, что они предполагают создание хромосом или геномов с нуля с помощью химически синтезированных фрагментов ДНК. Это огромный объем работы и очень дорого.

Однако альтернатив не было — до сих пор.

CReATiNG дает возможность использовать природные фрагменты ДНК в качестве деталей для сборки целых хромосом, — говорит первый автор исследования, постдокторант компании Agilent Алессандро Корадини.

Метод делает передовые генетические исследования более доступными, значительно снижая стоимость и технические барьеры, что позволяет ученым находить новые решения для некоторых из наиболее актуальных проблем в науке и медицине на сегодняшний день».

CReATiNG может помочь медицине, освоению космоса и многому другому

Результаты исследования особенно важны с точки зрения их потенциального применения в биотехнологии и медицине. CReATiNG может привести к более эффективному производству фармацевтических препаратов и биотоплива, помочь в разработке клеточной терапии таких заболеваний, как рак, и проложить путь к методам биоремедиации окружающей среды, например, созданию бактерий, потребляющих загрязняющие вещества.

Возможно, этот метод даже поможет людям жить в течение длительного времени в космосе или других суровых условиях. Ученые могли бы однажды использовать CReATiNG для создания микроорганизмов или растений, которые могли бы процветать на космических станциях или во время дальних космических путешествий, хотя исследователи предупреждают, что это потребует больших будущих исследований.

По словам исследователей, одним из самых поразительных аспектов исследования является то, как перестановка сегментов хромосом в дрожжах может изменить скорость их роста: некоторые модификации приводят к ускорению или замедлению роста на 68%. Это открытие подчеркивает глубокое влияние, которое генетическая структура может оказывать на биологические функции, и открывает новые пути для дальнейшего изучения этих взаимосвязей.

20.12.2023