Учените препрограмират микроби в стремежа си да създадат нови материали
Учените преодоляха „еволюционната безизходица“ чрез генно инженерство на микроби с потенциала да разработят широка гама от нови продукти от лекарства до перилни препарати и домакински пластмаси.
Изследователите от лабораторията по молекулярна биология на Съвета за медицински изследвания в Кеймбридж са използвали химически градивни елементи, които не се срещат в генетичния код на живите организми, за да препрограмират бактериалните клетки в миниатюрни фабрики със способността да синтезират нови вещества.
Работата е най-новото постижение в областта на синтетичната биология, в която се използват технологии от изкуствен интелект до редактиране на гени, за да се изследва развитието на нови материали.
„Никой досега не е успявал да направи тези видове молекули и да промени тяхната последователност по начина, по който ние можем“, каза Джейсън Чин, ръководител на проекта, който очаква най-голямото търговско приложение да бъде в фармацевтични продукти в близко бъдеще. „Сега ще има фаза на откриване, която се основава на наличието на тази технология – и на това да видим какво може да постигне.“
Идеята за така наречените молекулярни фабрики използва основната машина за поддържане на живота, в която клетките постоянно произвежда биохимични продукти. Изследването пренасочва излишните части от генетичния код, за да инструктира клетката да синтезира нови материали, като същевременно й позволява да произвежда всички протеини, от които се нуждае, за да живее.
Последното изследване, публикувано в Nature в сряда, се основава на по-ранна работа на групата на Чин, за да излезе от това, което вестникът нарича „еволюционна задънена улица“.
Преди това функционалността на създадените микроби беше ограничена, защото тяхната ДНК можеше да бъде препрограмирана само за производство на малък брой аминокиселини – градивните елементи на протеините.
Всички естествени протеини са изграден от единици, наречени алфа-L-аминокиселини. Пробивът на екипа беше да създаде обикновения чревен микроб E.coli, така че неговите гени да направят други „неканонични“ градивни елементи като бета-аминокиселини и бета-хидрокси киселини, които биха могли да стимулират развитието на широка гама от нови полимери.
Полимерите, които са съставени от вериги от подобни химически градивни елементи, включват широко използвани материали като поливинилхлорид, тефлон и кевлар, както и биологични молекули и ензими.
Технологията също има значителен дългосрочен потенциал за производство на нови вещества в мащаб за лекарства като антибиотици, казаха учени.
Работата на групата от Кеймбридж започна да „отваря врата към почти неограничено препрограмиране в биологията“, каза Бен Дейвис, професор по химическа биология в Оксфордския университет.
„Моето силно усещане е, че това е само върхът на айсберга на това, което те ще открият“, добави Дейвис, който не участва в изследването.
Съветът за медицински изследвания е подал заявка за патент въз основа на най-новата работа. Лицензополучателят вероятно ще бъде Constructive Bio, LMB spinout, основан през 2022 г. с начално финансиране от $15 милиона за комерсиализиране на изследванията на екипа на Чин.
