Computermodellierung zur Identifizierung genetischer Designs Northwestern University
Die Verwendung lebender Zellen als Therapie ist eine Methode, mit der bisher unbehandelbare Krankheiten geheilt wurden. Hierzu werden die Ansätze der synthetischen Biologie angewendet, bei der Werkzeuge und Konzepte aus Biologie und Technik miteinander kombiniert werden.
Jetzt kann eine neue Entdeckung von Forschern der Northwestern University Bioingenieuren helfen, genetische Programme mithilfe der synthetischen Biologie zu erstellen. Die Forscher unter der Leitung des synthetischen Biologen Joshua Leonard in Zusammenarbeit mit Neda Bagheri von der University of Washington haben ein designorientiertes Verfahren entwickeltDabei werden Teile aus einer anderen Art von "Toolkit" verwendet, um komplexe genetische Schaltkreise zu erzeugen, die für die Zelltechnik verwendet werden sollen. Universitätsbericht .
Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Fortschritte in der Wissenschaft wurde durchgeführt, indem Dutzende genetischer Schaltkreise entworfen und getestet wurden. Diese neue Technologie verwendet Computermodelle, um nützliche genetische Designs besser zu identifizieren. Wenn sie ausgeführt werden, bevor sie im Labor erstellt werden, weist dies die Forscher auf Designs hin, die bessere Möglichkeiten bieten.
Dies ist besonders wichtig, da es schwierig und zeitaufwändig sein kann, genetische Programme zu entwickeln, wenn Versuch und Irrtum das einzige Werkzeug in der Box eines Forschers sind.
Entwicklung genetischer Schaltkreise
"Um eine Zelle zu konstruieren, codieren wir zuerst eine gewünschte biologische Funktion in einem DNA-Stück, und dieses DNA-Programm wird dann an eine menschliche Zelle geliefert, um deren Ausführung der gewünschten Funktion zu steuern, z. B. die Aktivierung eines Gens nur als Reaktion aufbestimmte Signale in der Zellumgebung, "synthetischer Biologe Joshua Leonard sagte .
Die Wissenschaftler verwendeten ein Toolkit aus genetischen Teilen, die in Leonard's Labor hergestellt wurden. Sie kombinierten diese mit Rechenwerkzeugen und simulierten potenzielle genetische Programme, bevor sie mit den Experimenten fortfuhren. Es wurde festgestellt, dass eine Vielzahl von genetische Programme dass jeder eine Funktion in einer menschlichen Zelle ausführt, kann so konstruiert werden, dass jedes Programm wie vorhergesagt funktioniert. Außerdem haben die Entwürfe beim ersten Mal perfekt funktioniert.
"Nach meiner Erfahrung funktioniert in der Wissenschaft nichts so; nichts funktioniert beim ersten Mal. Wir verbringen normalerweise viel Zeit damit, ein neues genetisches Design zu debuggen und zu verfeinern, bevor es wie gewünscht funktioniert", erklärte LeonardWir sind nicht mehr darauf beschränkt, durch Ausprobieren zu bauen. Stattdessen können wir unsere Zeit damit verbringen, Ideen zu bewerten, die nützlich sein könnten, um die wirklich großartigen Ideen zu vertiefen. "
Die Forscher gaben an, dass die genetischen Schaltkreise, die sie in dieser Studie entwickelt und implementiert haben, komplexer sind als ihre Vorgänger. Dadurch können technische Zellen komplexere Funktionen ausführen und Therapien sicherer und effektiver machen. Leonard sagt: "Mit dieser neuen Funktion können wirhaben einen großen Schritt getan, um die Biologie wirklich zu entwickeln. "