В Корее смогли синтезировать ДНК без смены химических реагентов путем регулирования температуры
- 1 день назад
- 3 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- Результаты исследования KAIST, ATG Lifetech и Университета Ихва
- Разработка первой в мире технологии «синтеза ДНК на основе температуры»
Совместная исследовательская группа, проводившая данное исследование. Пак Сон Чжун (слева направо), научный сотрудник KAIST; Ким У Чжин — студент интегрированной программы магистратуры и аспирантуры GIST; Ким Чжин Хо, аспирант GIST; Чхве Чжан Хо, научный сотрудник KAIST; Чхве Ён Чже, профессор KAIST; Рю Тхэ Хун, генеральный директор компании ATG Lifetech; Ли Чхэ Рим, ведущий научный сотрудник компании ATG Lifetech; Чхве Хан Соль (справа вверху), профессор Университета Ихва [Фото предоставлено KAIST]
Корейские ученые представили революционные результаты исследования, опровергающие общепринятое представление о том, что для синтеза ДНК необходимы сложные химические процессы. Впервые в мире была разработана базовая технология, позволяющая синтезировать ДНК исключительно путём регулирования температуры без смены химических реагентов.
7 июля Корейский институт передовых технологии (KAIST) сообщил, что исследовательская группа под руководством профессора Чхве Ён Чже из Высшей школы инженерной биологии совместно с компанией ATG Lifetech и другой командой во главе с профессором Чхве Хан Соль из Университета Ихва разработала базовую платформу, позволяющую синтезировать нужную последовательность ДНК исключительно путем регулирования температуры.
ДНК — это «чертеж», содержащий генетическую информацию всех живых организмов, включая человека. Учёные используют синтезированную ДНК в различных биотехнологиях: для диагностики заболеваний, разработки новых лекарств или создания микроорганизмов с новыми функциями. Однако до сих пор при соединении четырёх нуклеотидов (A, T, G, C), составляющих ДНК, по одному приходилось повторять процесс добавления и промывки химических реактивов. Из-за этого были необходимы автоматизированное оборудование для синтеза ДНК стоимостью в сотни тысяч долл. США и специализированные исследовательские лаборатории.
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа разработала «ДНК-шпильку», реагирующую только при определённой температуре. ДНК-шпилька — это ДНК с особой структурой, которая сгибается, как шпилька, и разворачивается только при определённой температуре.
Исследователи поместили в одну пробирку несколько видов ДНК-шпильки, работающих при разных температурах, и, последовательно изменяя только температуру, успешно синтезировали нужную ДНК по порядку.
Концептуальная схема исследования (создана с помощью ИИ) (Предоставлено KAIST)
Если раньше для синтеза ДНК приходилось постоянно менять химические реагенты, то в этот раз был реализован новый метод, при котором с самого начала все необходимые материалы помещаются в одну пробирку, и ДНК синтезируется последовательно при изменении только температуры. Таким образом, был открыт путь к синтезу ДНК с помощью обычного устройства регулирования температуры, без сложной замены реагентов и крупногабаритного оборудования.
Чтобы продемонстрировать практическую применимость разработанной технологии, исследовательская группа также создала «черный ящик из ДНК для записи температуры», не требующий внешнего источника питания. Это устройство обычно хранится в лиофилизированном состоянии, а перед использованием достаточно капнуть на него одну каплю воды, чтобы оно начало работу. После этого оно автоматически записывает в последовательность ДНК информацию о том, когда, насколько и в каком порядке изменялась температура в процессе транспортировки. Кроме того, при воздействии температуры выше определенного уровня устройство меняет цвет, что позволяет сразу визуально определить наличие отклонений. Ожидается, что оно найдет применение в контроле качества продуктов, для которых важна низкотемпературная транспортировка, таких как вакцины, биопрепараты, средства клеточной терапии и свежие продукты питания.
Универсальная платформа для синтеза ДНК по индивидуальному заказу с использованием исключительно контроля температуры (Предоставлено KAIST)
«Нам удалось синтезировать желаемую последовательность ДНК в одной-единственной пробирке с помощью обычного оборудования для регулирования температуры; это представляет собой новую парадигму, которая радикально снижает сложность и стоимость процесса синтеза ДНК» - сказал профессор Чхве Ён Чже, добавив: «Мы ожидаем, что это сделает синтез ДНК более простым и экономичным, снизит барьеры для входа в сферу фундаментальных биологических исследований и приведет к появлению новых промышленных применений, таких как автономный «черный ящик из ДНК» для регистрации температурных изменений».
Результаты данного исследования опубликованы 2 июля в международном научном журнале «Nature Communications».
Комментарии