211service.com
Sintētiskā bioloģija varētu paātrināt gripas vakcīnas ražošanu
Sintētiskā bioloģija iedveš jaunu dzīvību vecmodīgajā vakcīnu ražošanas pasaulē, radot cerības, ka ražotāji varētu izlaist vakcīnas daudz ātrāk, kad notiek uzliesmojumi.
Pie a sanāksme par sintētisko bioloģiju MIT, zāļu kompānija Novartis paziņoja, ka tā ir sintezējusi hibrīda gripas genomus tādā procesā, kas varētu samazināt vairākas nedēļas no vakcīnu ražošanai nepieciešamā laika. Kad parādās jauns gripas celms, valdības aģentūras parasti nosūta paraugus vakcīnu ražotājiem, kuri audzē lielu daudzumu patogēna vistu olās kā izejmateriālu vakcīnām, saka. Filips Dormitzers , Novartis vīrusu vakcīnu pētījumu vadītājs. Šis process var ilgt mēnešus un var palaist garām uzliesmojuma maksimumu. Taču Novartis, strādājot ar sintētiskajiem biologiem, ir izstrādājis veidu, kā ķīmiski sintezēt vīrusu genomus un audzēt tos audu kultūras šūnās. Tas ietaupa laiku un var radīt efektīvākas vakcīnas.
Ideja ir izveidot sintētisku vīrusu, pamatojoties uz secības datiem, ko var izplatīt daudz ātrāk nekā faktisko vīrusu materiālu, kas iegūts uzliesmojuma vietā. Sintētiskais vīrusa genoms apvieno genoma mugurkaulu, kas ir kopīgs daudziem gripas vīrusiem, ar gēniem, kas raksturīgi celmiem, kas novēroti jaunā uzliesmojumā. 2011. gadā komanda pārbaudīja savu metodi, reaģējot uz viltotu putnu gripas vīrusa uzliesmojumu (kas ir cieši saistīts ar H7N9 vīrusu, kas pašlaik izplatās Ķīnā). Tā gada pirmdienā, sākot no pulksten 8:00, komanda sāka ķīmiski sintezēt vīrusa genomu, pamatojoties uz secības datiem, saka Dormitzers. Nākamās piektdienas pusdienlaikā komanda bija apstiprinājusi, ka tai ir dzīvs vīruss, kas aug šūnu kultūrā.
Līdz nesenam laikam lielākā daļa sintētiskās bioloģijas centienu bija vērsti uz baktēriju izstrādi, lai ražotu vēlamos savienojumus, piemēram, zāles (skat. Mikrobi var masveidā ražot malārijas zāles) vai degvielu (skatīt Baktērijas, kas ražo dīzeļdegvielu no biomasas ); tajos nav iesaistīti cilvēki vai citi zīdītāji. Bet tas mainās. Zīdītāju sintētiskā bioloģija, kas ietver zīdītāju ģenētisko ķēžu modificēšanu, joprojām ir relatīvi sākumstadijā. Džims Kolinss , sintētiskais biologs Bostonas Universitātē. Telpā ir tikai dažas grupas, un to ir ļoti grūti izdarīt, viņš saka.
Citā darbā, kas aprakstīts Kembridžas sanāksmē, Pama Sudraba , sintētiskais biologs Hārvardas Medicīnas skolā, iepazīstināja ar metodēm šūnām balstītai skaitļošanai, kurā loģiskos vārtus var veidot no inženierijas olbaltumvielām. Viens no šo rīku pielietojumiem ir ģenētiskā ķēde, kas ļauj šūnām atcerēties, vai tās ir pakļautas starojumam, pat pēc tam, kad starojums ir pagājis. Līdz šim viņa un viņas komanda ir izveidojuši šādu ķēdi rauga šūnās, taču viņa saka, ka tehnoloģija varētu pārnest uz cilvēka šūnām. Tā varētu būt noderīga situācija terapijā un ilgtermiņā kosmosa ceļojumiem, kā arī vienkārši ziņošanai par ķermeņa šūnu pieredzi, saka Sudraba.
Daži centieni piemērot sintētisko bioloģiju veselībai ir vērsti uz cilmes šūnu programmēšanu, lai tās uzvestos kā dabiski sastopamas šūnas, kas ir zaudētas slimības dēļ. Duglass Meltons , Hārvardas universitātes molekulārais un šūnu biologs, programmē cilmes šūnas, lai aizstātu glikozes sensoru un insulīnu ražojošās šūnas, kas zaudētas 1. tipa diabēta gadījumā. Šo stāvokli parasti izraisa autoimūna reakcija pret aizkuņģa dziedzera beta šūnām, kas atstāj ķermeni bez insulīna.
Meltons un viņa laboratorija strādā pie tehnoloģijas, kurā beta šūnas un citas šūnas, kas ir iesaistītas cukura līmeņa regulēšanā asinīs, varētu aizstāt ar iekapsulētām nobriedušu šūnu kolekcijām, kas iegūtas no cilmes šūnām. Izaicinājums būs radīt galīgos, diferencētos šūnu tipus, izmantojot hormonus vai citus ķīmiskus signālus, lai vadītu attīstības procesu. Tas, ko vēlas saprast, ir tas, kā norādīt šūnai, kuri gēni tai jāieslēdzas un jāizslēdz, saka Meltons.
Bet dabisko šūnu attīstības procesu atkārtošana nav vienkārša. Meltons saka, ka viņa grupa spēj radīt beta šūnas, kas ražo insulīnu, taču process ir nepilnīgs. Viņš saka, ka apmēram puse šūnu dara to, ko vēlaties darīt. Mēs nezinām, kā norādīt, ka šūnas ir tikai beta šūnas. Viņš saka, ka kultivētajām beta šūnām nav tādas precīzi noregulētas reakcijas uz glikozi, kāda ir ķermeņa šūnām: beta šūnām ir jāsajūt glikozes līmenis un pēc tam jāizsmidzina pareizais insulīna daudzums. Mūsu šūnas reaģēs uz glikozi, bet ne ar precīziem sensoru mehānismiem. Viņi parasti iztukšo insulīnu pēc pirmās glikozes [pazīmes].
Citi pētnieki cer izveidot pilnīgi jaunas shēmas šūnās, lai palīdzētu diabēta pacientiem. Martins Fusenegers , Šveices Federālā Tehnoloģiju institūta bioinženieris, aprakstīja molekulāro sistēmu, kurā šūnas tiek modificētas ar gēniem, kas spēj noteikt zemu pH līmeni asinīs, kas liecina par diabētisku stāvokli. Atbildot uz to, viņš saka, ka inženierijas šūnas ražos insulīnu, lai labāk regulētu cukura līmeni asinīs un nomierinātu diabēta stāvokli.
Šāda veida inženierija parasti ir atkarīga no vīrusiem, lai modificētu gēnus tā, lai šūnas veiktu noderīgus uzdevumus. Bet šī metode ir riskanta: ievadītā DNS var integrēties genomā neveiksmīgā vietā, kas var izraisīt vēzi. Hārvijs Lodišs MIT šūnu biologs strādā pie tehnoloģijas, kas varētu izvairīties no šīs problēmas: laboratorijā ražotas sarkanās asins šūnas. Pēc tam, kad šīs šūnas ir modificētas, tās dabiskās attīstības procesā izsitīs vīrusu.
Sarkano asins šūnu skaistums ir tāds, ka tās ir gandrīz vienīgā ķermeņa šūna bez kodola, saka Lodišs. Līdz brīdim, kad tie nonāk apritē, tie ir zaudējuši savu DNS un ir stabili 120 dienas bez audzēju riska.
Lodiša metodē retrovīruss pārnēsā jaunu gēnu cilmes šūnu genomā, kas galu galā ražos sarkanās asins šūnas. Šūna izmanto šo jauno gēnu, lai ražotu modificētu proteīnu versiju, kas atrodas uz nobriedušu sarkano asins šūnu virsmas pat pēc tam, kad šūna ir zaudējusi savu DNS. Modificētais virsmas proteīns ir izstrādāts tā, lai tam varētu viegli pievienot citus savienojumus - antivielas, kas varētu iztīrīt toksiskas vielas asinīs, vai mazmolekulāras zāles, lai uzbruktu vēzim vai citām slimām šūnām. Lodišs uzskata, ka šī tehnoloģija ir drošāka pieeja sintētiskās bioloģijas izmantošanai cilvēka organismā.