Розроблено метод виробництва високоякісних молекул ДНК в промисловому масштабі
Останнім часом все більше і більше науковців звертають свою увагу на молекули ДНК, як на вузли та складові частини різних лікарських препаратів, наноустройств, логічних елементів біологічних комп'ютерів, біологічні пристрою запису і зберігання інформації. Всі ці дослідження поки ще проводяться в стінах різних лабораторій, але от коли справа торкнеться початку впровадження розроблених технологій, постане одна велика проблема. Ця проблем полягає у відсутності технологічних методів широкомасштабного виробництва коротких ланцюжків ДНК, олігонуклеотидів (oligonucleotides), які є вихідним матеріалом для виробництва більш довгих молекул ДНК.
Розуміючи те, що проблема масового виробництва молекул ДНК рано чи пізно постане дуже гостро, дослідники з Каролінського інституту (Karolinska Institutet), Швеція, і Гарвардського університету спільними зусиллями розробили технологію, що підходить для виробництва олігонуклеотидів певних типів у великих кількостях. Ця технологія, опис якої було опубліковано в журналі "Nature Methods", може повністю задовольнити потреби вчених, дослідників і виробничників основними видами вихідної сировини і новими методами, без яких неможливе проведення деяких досліджень.
"Ми використовували метод ферментативного виробництва для створення системи, яка дозволяє не тільки підвищити якість вироблюваних олігонуклеотидів, але і дозволяє розгорнути широкомасштабне виробництво. Для цього ми використовуємо мікроорганізми певних видів, які працюють у ролі "верстатів з числовим програмним забезпеченням", виробляючи у великих кількостях короткі ланцюжки ДНК, структура яких закладена в геномі цих мікроорганізмів. При цьому, вартість такого методу виробництва ДНК істотно нижче, ніж вартість, яку можуть забезпечити інші методи", - розповідає Бьорн Хегберг (Bjorn Hogberg), вчений зі Шведського наукового центру медичних нанотехнологій (Swedish Medical Nanoscience Center), який є підрозділом Відділу нанотехнологій Каролінського інституту.
Процес біовиробництва ланцюжків ДНК, який використовує запрограмовані мікроорганізми, дозволяє виробляти у великих кількостях молекули практично будь-якої довжини. На відміну від існуючих методів синтезу штучної ДНК, де число помилок в молекулах збільшується пропорційно довжині молекули, новий метод біосинтезу дозволяє отримати олигонуклеотиды, довжиною в кілька сотень підстав, практично не містять помилок в генетичному коді.
Вихідні молекули ДНК виробляються мікроорганізмами як одна нескінченна молекула, що складається із повторюваних однакових фрагментів. На краях цих фрагментів присутні так звані "шпильки", що складаються з певних молекул. Молекули цих "шпильок" інтенсивно вступають в реакцію з деякими ферментами, які виступають в ролі молекулярно-біологічних "ножиць", розрізаючих довгу молекулу ДНК у певних місцях. За допомогою такого методу, закодований мікроорганізми відповідним способом, можна виробляти олигонуклеотиды відразу декількох видів, отримуючи на виході суміш різних коротких ланцюжків ДНК із заздалегідь заданими пропорціями, що дозволяє використовувати таку суміш в якості готового лікарського препарату.
"Лікарські препарати на основі олігонуклеотидів, коротких ланцюжків ДНК, вже існують і доступні людям у вкрай обмежених кількостях з неймовірно високою ціною. Наш метод виробництва олігонуклеотидів дозволить виробляти великі кількості подібних препаратів, більш чистих, більш ефективних і за значно нижчою вартістю", - підвів підсумок доктор Бьорн Хегберг.