Patobulintų gyvų būtybių kūrimas

 „Prieš kurį laiką DNR sintezė buvo lėtas ir sunkus procesas. Reagentai – tos žinomos bazės (A, T, C ir G), sudarančios DNR – buvo pipete supilamos ant plastikinės plokštelės su 96 duobutėmis arba šuliniais, kurių kiekvienoje patalpinama maždaug 50 mikrolitrų, atitinkančių vieną lašelį skysčio. Į 96 šulinėlių plokštelę konceptualiai reikia įpilti skysčio, išmaišyti, palaukti, galbūt pakaitinti, o tada ištraukti skystį.  Mokslininkai pasiūlė tą patį procesą įdėti į silicio lustą, kuris, turėdamas tokį patį pėdsaką, kaip ir 96 šulinėlių plokštelė, galėtų laikyti milijoną mažų šulinių, kurių kiekvieno tūris yra 10 pikolitrų ar mažiau, nei viena milijoninė dalis 50 mikrolitrų šulinio turinio dydžio.

 

    Kadangi šuliniai buvo tokie maži, jie negalėjo tiesiog pipete į juos įpilti skysčių. Vietoj to, jie užpildė rašalinį spausdintuvą, paskirstydami A, T, C ir G, o ne pigmentinius rašalus. Buvo pridėtas katalizatorius, vadinamas tetrazolu, kad surištų bazes į vienos grandinės DNR seką; pažangi optika leido puikiai suderinti. Rezultatas buvo toks, kad vietoj to, kad vienu metu būtų pagamintos 96 DNR dalys, dabar jie galėtų atspausdinti milijonus.

 

    Koncepcija buvo paprasta, bet inžinerija buvo sunki. Kai sintetinate DNR, derlius arba sėkmės rodiklis mažėja, pridėjus kiekvieną bazę. A ir T jungiasi silpniau, nei G ir C, todėl DNR sekos, turinčios daug iš eilės einančių A ir T, dažnai yra nestabilios. Apskritai, kuo ilgesnė jūsų DNR grandinė, tuo didesnė klaidų tikimybė. „Twist Bioscience“ šiuo metu sintetina ilgiausius DNR fragmentus pramonėje – iki 300 bazinių porų. Vadinami oligais, jie gali būti sujungti, kad susidarytų genai.

 

    Šiandien „Twist“ ima devynis centus už bazinę porą  DNR molekulėje, ty beveik dešimt kartų mažiau, nei prieš dešimtmetį, palyginti su pramonės standartu. 

 

Kaip klientas galite apsilankyti „Twist“ svetainėje, įkelti skaičiuoklę su norima DNR seka, pasirinkti kiekį ir sumokėti už jį kreditine kortele. Po kelių dienų DNR pristatoma per jūsų laboratorijos duris. Tuo metu galite įterpti sintetinę DNR į ląsteles ir priversti jas pradėti gaminti tikslines molekules, kurias DNR užkoduota gaminti. Šios molekulės ilgainiui tampa naujų vaistų, maisto kvapiųjų medžiagų, netikros mėsos, naujos kartos trąšų, pramonės produktų, skirtų naftos pramonei, pagrindu. „Twist“ yra viena iš daugelio kompanijų, parduodančių sintetinius genus, svajojančių apie ateitį, užpildytą bioinžineriniais produktais, kurių statybinė medžiaga yra DNR.

 

    Tam tikra prasme ta ateitis atėjo. Genų sintezė yra už dviejų didžiausių praėjusių metų „produktų“: „Pfizer“ ir „Moderna“ mRNR vakcinų. Beveik kai tik kinų CDC 2020 m. sausio mėn. pirmą kartą viešose duomenų bazėse išleido SARS-CoV-2 genominę seką, abi farmacijos įmonės sugebėjo susintetinti DNR, atitinkančią tam tikrą viruso antigeną, vadinamą smaigalio baltymu. Tai reiškė, kad jų vakcinos, skirtingai, nei tradiciniai analogai, kurie moko imuninę sistemą atpažinti virusą, įvedant susilpnintą jo versiją, gali pateikti genetines instrukcijas, skatinančias organizmą sukurti tik smaigalio baltymą, todėl jis bus atpažintas ir užpultas.

 

    Dar prieš 10 metų tai būtų buvę neįmanoma. Mokslininkams būtų buvę sunku susintetinti pakankamai ilgą DNR seką, kad būtų galima užkoduoti visą smaigalio baltymą. Tačiau pastarųjų kelerių metų techninė pažanga leido vakcinos kūrėjams daug mažesnėmis sąnaudomis ir greičiau susintetinti daug ilgesnes DNR ir RNR dalis. Per kelias savaites gavome vakcinos prototipus, o per metus – vakciną, suleistą į nūsų rankas.