Potrzebujesz leku - dolej wody
Naukowcy w MIT i innych instytucjach opracowali niewielkie liofilizowane granulki zawierające maszynerię molekularną potrzebną do translacji DNA w białka, które mogą być podstawą produkcji leków i szczepionek na żądanie.
Granulki zawierające dziesiątki enzymów i innych cząsteczek wyodrębnionych z komórek można przechowywać przez długi okres czasu w temperaturze pokojowej. Po dodaniu wody i liofilizowanego DNA granulki zaczynają wytwarzać białka zakodowane przez DNA.
Naukowcy w MIT i innych instytucjach opracowali niewielkie liofilizowane granulki zawierające maszynerię molekularną potrzebną do translacji DNA w białka, które mogą być podstawą produkcji leków i szczepionek na żądanie. (Obraz: Christine Daniloff/MIT. Ilustracja zwalczającego drobnoustroje peptydu: Ymahn/Wikimedia Commons)
– Jest to modułowy system, który można zaprogramować, aby produkował to co jest potrzebne, tu i teraz – mówi James Collins, profesor inżynierii medycznej na Wydziale Inżynierii Biologicznej MIT oraz w Institute for Medical Engineering and Science (IMES). – Można mieć setki różnych granulek DNA, które można dodawać w warunkach polowych.
Collins twierdzi, że takie granulki o średnicy kilku milimetrów mogą nosić ze sobą żołnierze, astronauci, czy pracownicy służby zdrowia udający się w odległe miejsca. Collins jest współautorem artykułu opisującego ten pomysł, który ukazał się w „Cell” 22 września br.
Główni autorzy pracy to Keith Pardee, profesor na University of Toronto i były pracownik badawczy w Instytucie Wyssa ds. Inżynierii Inspirowanej Biologią Uniwersytetu Harvarda; Shimyn Slomovic, stażysta podoktorski w IMES; Jeong Wook Lee, pracownik badawczy w Instytucie Wyssa; oraz Peter Nguyen, pracownik naukowy w Instytucie Wyssa.
Synteza bezkomórkowa
Collins i wielu innych naukowców zajmujących się biologią syntetyczną wcześniej programowali komórki, aby te wykonywały funkcje, których z reguły nie wykonują, np. produkcja leków czy biopaliw. W ostatnich kilku latach Collins udowodnił, że takie programowanie można również wykonać poza komórkami, ekstrahując niezbędne komponenty komórkowe i liofilizując je na papierze lub innych materiałach.
– Bezkomórkowe ekstrakty składają się z kilku enzymów, DNA, RNA oraz rybosomów i innych maszyn molekularnych wykonujących transkrypcję i translację – twierdzi Collins.
W nowym badaniu naukowcy wyeliminowali papier: ekstrakty komórkowe są po prostu liofilizowane w granulki, które pozostają stabilne przez co najmniej rok. Aby aktywować wytwarzanie białka naukowcy dolali wody oraz dodali liofilizowane DNA z kodem potrzebnego białka.
Podejście to może okazać się użyteczne w wytwarzaniu wielu produktów, w tym leków i cząsteczek, których będzie można użyć do diagnozowania chorób. W badaniu opisanym w „Cell” wytworzono niewielkie białka, które mogą być użyte jako szczepionka na błonicę, a także anty-drobnoustrojowe peptydy, które potencjalnie można zastosować do zwalczania zakażeń bakteryjnych.
Naukowcy zaprogramowali również granulki na produkowanie enzymów tworzących wielostopniowy szlak metaboliczny syntetyzujący lek złożony nazywany wiolaceiną o działaniu przeciwrakowym i przeciwbakteryjnym.
Dla zastosowań diagnostycznych naukowcy wykorzystali granulki do wytworzenia kilku typów antyciał, w tym tych będących w stanie wykrywać bakterię Clostridium difficile powodującą ostre zapalenie okrężnicy.
Łatwość przechowywania
Metoda ta może okazać się łatwiejsza niż wytwarzanie biofarmaceutyków z użyciem żywych komórek, ponieważ liofilizowane komponenty są łatwe w przechowywaniu i transporcie i nie trzeba ich zamrażać.
– Collins z kolegami malują przyszłość, w której liofilizowane, bezkomórkowe platformy bioprodukcyjne będą używane do syntetyzowania leków, szczepionek i środków biochemicznych bez potrzeby stosowania łańcucha chłodniczego – mówi Michael Jewett, profesor inżynierii chemicznej i biologicznej na Northwestern University, który nie brał udziału w projekcie badawczym. – Przenosząc produkcję z fabryki na „linię frontu” będziemy w stanie uzyskać potrzebne leki w miejscach, w których w danej chwili ich nie ma.
Collins przewiduje, że technologia ta może znaleźć wielorakie zastosowanie.
– Może to być na przykład niewielki przenośny zestaw dla pracowników służby zdrowia pracujących w terenie w krajach rozwijających się – mówi. – Uważamy, że technologia będzie interesująca dla wojska podczas operacji militarnych oraz dla turystów udających się na długie wycieczki. Zestaw taki można też dodać do apteczki w samochodzie.
Granulki mogą stanowić także zestaw edukacyjny — „biotechnologiczny odpowiednik zestawu chemicznego” – twierdzi Collins. – Za pomocą takiego zestawu gimnazjaliści czy licealiści będą mogli przeprowadzać eksperymenty w zakresie biologii syntetycznej w domu.
Inne zastosowanie, które planuje Collins to „inteligentne bandaże”, w których granulki wykrywają zakażenia i zaczynają wytwarzać odpowiednie peptydy zwalczające drobnoustroje.
Źródło: http://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=44626.php
Granulki zawierające dziesiątki enzymów i innych cząsteczek wyodrębnionych z komórek można przechowywać przez długi okres czasu w temperaturze pokojowej. Po dodaniu wody i liofilizowanego DNA granulki zaczynają wytwarzać białka zakodowane przez DNA.
Naukowcy w MIT i innych instytucjach opracowali niewielkie liofilizowane granulki zawierające maszynerię molekularną potrzebną do translacji DNA w białka, które mogą być podstawą produkcji leków i szczepionek na żądanie. (Obraz: Christine Daniloff/MIT. Ilustracja zwalczającego drobnoustroje peptydu: Ymahn/Wikimedia Commons)
– Jest to modułowy system, który można zaprogramować, aby produkował to co jest potrzebne, tu i teraz – mówi James Collins, profesor inżynierii medycznej na Wydziale Inżynierii Biologicznej MIT oraz w Institute for Medical Engineering and Science (IMES). – Można mieć setki różnych granulek DNA, które można dodawać w warunkach polowych.
Collins twierdzi, że takie granulki o średnicy kilku milimetrów mogą nosić ze sobą żołnierze, astronauci, czy pracownicy służby zdrowia udający się w odległe miejsca. Collins jest współautorem artykułu opisującego ten pomysł, który ukazał się w „Cell” 22 września br.
Główni autorzy pracy to Keith Pardee, profesor na University of Toronto i były pracownik badawczy w Instytucie Wyssa ds. Inżynierii Inspirowanej Biologią Uniwersytetu Harvarda; Shimyn Slomovic, stażysta podoktorski w IMES; Jeong Wook Lee, pracownik badawczy w Instytucie Wyssa; oraz Peter Nguyen, pracownik naukowy w Instytucie Wyssa.
Synteza bezkomórkowa
Collins i wielu innych naukowców zajmujących się biologią syntetyczną wcześniej programowali komórki, aby te wykonywały funkcje, których z reguły nie wykonują, np. produkcja leków czy biopaliw. W ostatnich kilku latach Collins udowodnił, że takie programowanie można również wykonać poza komórkami, ekstrahując niezbędne komponenty komórkowe i liofilizując je na papierze lub innych materiałach.
– Bezkomórkowe ekstrakty składają się z kilku enzymów, DNA, RNA oraz rybosomów i innych maszyn molekularnych wykonujących transkrypcję i translację – twierdzi Collins.
W nowym badaniu naukowcy wyeliminowali papier: ekstrakty komórkowe są po prostu liofilizowane w granulki, które pozostają stabilne przez co najmniej rok. Aby aktywować wytwarzanie białka naukowcy dolali wody oraz dodali liofilizowane DNA z kodem potrzebnego białka.
Podejście to może okazać się użyteczne w wytwarzaniu wielu produktów, w tym leków i cząsteczek, których będzie można użyć do diagnozowania chorób. W badaniu opisanym w „Cell” wytworzono niewielkie białka, które mogą być użyte jako szczepionka na błonicę, a także anty-drobnoustrojowe peptydy, które potencjalnie można zastosować do zwalczania zakażeń bakteryjnych.
Naukowcy zaprogramowali również granulki na produkowanie enzymów tworzących wielostopniowy szlak metaboliczny syntetyzujący lek złożony nazywany wiolaceiną o działaniu przeciwrakowym i przeciwbakteryjnym.
Dla zastosowań diagnostycznych naukowcy wykorzystali granulki do wytworzenia kilku typów antyciał, w tym tych będących w stanie wykrywać bakterię Clostridium difficile powodującą ostre zapalenie okrężnicy.
Łatwość przechowywania
Metoda ta może okazać się łatwiejsza niż wytwarzanie biofarmaceutyków z użyciem żywych komórek, ponieważ liofilizowane komponenty są łatwe w przechowywaniu i transporcie i nie trzeba ich zamrażać.
– Collins z kolegami malują przyszłość, w której liofilizowane, bezkomórkowe platformy bioprodukcyjne będą używane do syntetyzowania leków, szczepionek i środków biochemicznych bez potrzeby stosowania łańcucha chłodniczego – mówi Michael Jewett, profesor inżynierii chemicznej i biologicznej na Northwestern University, który nie brał udziału w projekcie badawczym. – Przenosząc produkcję z fabryki na „linię frontu” będziemy w stanie uzyskać potrzebne leki w miejscach, w których w danej chwili ich nie ma.
Collins przewiduje, że technologia ta może znaleźć wielorakie zastosowanie.
– Może to być na przykład niewielki przenośny zestaw dla pracowników służby zdrowia pracujących w terenie w krajach rozwijających się – mówi. – Uważamy, że technologia będzie interesująca dla wojska podczas operacji militarnych oraz dla turystów udających się na długie wycieczki. Zestaw taki można też dodać do apteczki w samochodzie.
Granulki mogą stanowić także zestaw edukacyjny — „biotechnologiczny odpowiednik zestawu chemicznego” – twierdzi Collins. – Za pomocą takiego zestawu gimnazjaliści czy licealiści będą mogli przeprowadzać eksperymenty w zakresie biologii syntetycznej w domu.
Inne zastosowanie, które planuje Collins to „inteligentne bandaże”, w których granulki wykrywają zakażenia i zaczynają wytwarzać odpowiednie peptydy zwalczające drobnoustroje.
Źródło: http://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=44626.php
http://laboratoria.net/technologie/26170.html