Kolejne odkrycia w dziedzinie biologii syntetycznej otwierają drogę do opracowania metod masowej produkcji części biologicznych, będących syntetycznymi fragmentami DNA o określonym przeznaczeniu. Części te są w swoim założeniu standaryzowane i modularne. Używane są do modyfikowania istniejących organizmów oraz tworzenia całkowicie nowych systemów biologicznych. Modyfikacji mogą podlegać pojedyncze geny, systemy genów czy też całe genomy, tworząc organizmy o pożądanych właściwościach. "Biologiczne fabryki" mają wiele zastosowań; od medycznych (dostarczanie medykamentów, symulatory do prób klinicznych, terapie genowe), biogórnictwo, pozyskiwanie biopaliwa, produkcję nowych materiałów po badania podstawowe.
Obecna sytuacja w dziedzinie przypomina tą w przemyśle przed rewolucją przemysłową. Części wykonywane są "ręcznie" a sam proces ich opracowywania jest skomplikowany i czasochłonny. Każdy element musi być projektowany, testowany i budowany od podstaw. Po teście in silico i modelowaniu matematycznym, umieszcza się go w żywej komórce, aby sprawdzić poprawność działania w dużym systemie genetycznym. Jeżeli odpowiada oczekiwaniom, jest kierowany do katalogu części. Obecny model postępowania uniemożliwia jednak przeniesienie produkcji nowych elementów DNA na wyższy poziom.
Obecna metoda polega na przeniesieniu zmodyfikowanego DNA do komórki, gdzie następuje transkrypcja i produkcja białek warunkujących funkcje organizmu. Zespół Imperial College London opracował metodę, która eliminuje konieczność użycia komórki za każdym razem, gdy potrzebujemy wyprodukować nową część - ten sam efekt został osiągnięty w probówce. Metoda polega ona wyekstrahowaniu z E.coli elementów maszynerii komórkowej produkującej mRNA, białka oraz tych zapewniających energię i elementy do ich budowy. Udało się wytworzyć litry płynu symulującego środowisko wewnątrzkomórkowe , gdzie zaprogramowane DNA może być ciągle testowane. Znacząco przyspiesza to proces projektowania komponentów i umożliwia opracowanie zautomatyzowanych technik o dużej przepustowości. Szybsze opracowywanie nowych elementów przełoży się bezpośrednio na ich ilość w bibliotekach, dzięki czemu będzie można tworzyć bardziej wyrafinowane systemy biologiczne.
Przeczytaj również:
Escherichia coli w produkcji biopaliw
Seweryn Frasiński
Źródła:
KOMENTARZE