Biologia syntetyczna rozwija się w błyskawicznym tempie i znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, od badania zachowania komórek nowotworowych po ograniczanie emisji szkodliwych substancji. W jej ramach projektowane są i tworzone nowe jednostki biologiczne, na przykład enzymy i komórki, a także przeprojektowane istniejące systemy biologiczne. W tym kontekście technologie składania DNA odgrywają kluczową rolę w rozwoju biologii syntetycznej. Współpraca między partnerami akademickimi i przemysłowymi, wspierana ze środków finansowanego przez UE projektu TOPCAPI, umożliwiła powstanie nowego narzędzia do składania DNA, nazwanego kreatorem MoCLO.
Jak czytamy w
komunikacie prasowym opublikowanym przez „Bio-IT World”, nowe narzędzie „umożliwi biologom syntetycznym szybkie projektowanie i syntezowanie konstruktów MoCLO CIDAR poziomu 0, czy to poprzez wybór spośród setek zwalidowanych standardowych części biologicznych, czy poprzez wykorzystanie indywidualnie tworzonych sekwencji DNA”. Dzięki automatyzacji tego etapu „czas poświęcany przez biologów na projektowanie DNA ulegnie skróceniu, a skuteczność badań poprawi się”. W komunikacie prasowym podkreślono również, że narzędzie będzie miało szczególne znaczenie dla biologów syntetycznych na wczesnym etapie kariery zawodowej.
Fabryki komórkowe
Celem realizowanego aktualnie projektu TOPCAPI (Thorough Optimised Production Chassis for Advanced Pharmaceutical Ingredients) jest wykorzystanie biosyntetycznego potencjału bakterii zwanych promieniowcami. Jak podano na
stronie internetowej projektu, w jego ramach powstaną mikrobiologiczne fabryki komórkowe, umożliwiające wytwarzanie wysokiej wartości środków farmaceutycznych. Mikroorganizmy tworzące fabryki komórkowe są potrzebne do produkcji większości dostępnych obecnie antybiotyków. Promieniowce wytwarzają ponad 80% naturalnych produktów, które były inspiracją dla antybiotyków dostępnych w sprzedaży. Badania sekwencji genomu wykazują, że łącznie stanowią one największe źródło metabolitów wtórnych. „Oznacza to, że promieniowce są ewolucyjnie przystosowane, aby stać się wytwórcami naturalnych produktów, co potencjalnie czyni je najlepszym gospodarzem do produkcji wysokowartościowych związków heterologicznych”.
Projekt TOPCAPI dotyczy w szczególności dwóch promieniowców pełniących funkcję gospodarzy, które są szczegółowo badane od lat pięćdziesiątych XX wieku: Streptomyces rimosus i Streptomyces coelicolor. Na stronie internetowej projektu wyjaśniono, że „typowe szczepy przemysłowe zostały zmodyfikowane genetycznie i są dalekie od swoich »dzikich« przodków”. Uczeni dodają jednak, że „nie ma jednej efektywnej fabryki komórkowej Streptomyces, która mogłaby produkować na wysokim poziomie różne związki w warunkach przemysłowych, a większość wytworzonych związków można uzyskać w wystarczającej ilości jedynie po poddaniu organizmu gospodarza kilku rundom pracochłonnej manipulacji genetycznej i badaniom przesiewowym w celu usprawnienia produkcji metabolitów”.
Inicjatywa TOPCAPI ma na celu zaprojektowanie tych związków pod kątem przemysłowej produkcji związków bioaktywnych ze zwiększoną wydajnością. Dzięki opracowaniu nowych szczepów bakteryjnych do produkcji antybiotyków projekt TOPCAPI pomoże rozwiązać problem oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe.
Zwalczanie superbakterii
Chociaż antybiotyki umożliwiły radykalną poprawę skuteczności leczenia chorób zakaźnych, ich niewłaściwe stosowanie i nadużywanie doprowadziło do wzrostu oporności i pojawienia się superbakterii. Na przykład gronkowiec złocisty oporny na metycylinę (MRSA) jest jedną z najczęstszych przyczyn antybiotykoopornych zakażeń szpitalnych na całym świecie, co podkreśla
sprawozdanie Europejskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób. Prace TOPCAPI pomogą również kontrolować rozprzestrzenianie się potencjalnie śmiertelnych zakażeń MRSA. Inny związek opracowany w ramach inicjatywy TOPCAPI umożliwi produkcję nowego leku przeciwtrądzikowego.
Więcej informacji:
strona projektu TOPCAPI
poleca:
