Pencetakan laser DNA menandai hari baru untuk penelitian genomik

Mengapa kita tidak menggunakan DNA untuk lebih banyak hal? Ini cukup kuat untuk ukurannya, dengan beberapa pengecekan kesalahan yang berlebihan sudah terpasang di dalamnya, dan kode sederhananya memungkinkan kami merancang untaian yang bertindak dalam segala macam cara inovatif. Kami telah berbicara tentang menyuntikkan DNA ke penderita penyakit jantung untuk melakukan perjalanan melalui darah ke area yang rusak, mengikat, dan merakit diri menjadi bio-stent terkontrol yang akan menopang pembuluh darah terbuka. Kami telah berbicara tentang menyimpan data dalam jumlah besar dalam paket mikroskopis dari untaian DNA yang menggulung. Kami telah berbicara tentang penggunaan DNA untuk mikro-jahitan luka internal. Kami telah berbicara tentang membuat bentuk kehidupan buatan dengan genom khusus. Kami telah berbicara dan berbicara, dan sedikit hal berharga yang terjadi.

Alasan utamanya adalah terlalu sulitnya membuat DNA. Kami dapat merancang semua bio-stent yang kami sukai, melakukan semua penelitian yang diperlukan untuk menargetkannya, dan merancang tindakan balasan khusus untuk mengeluarkannya jika mereka mulai melakukan hal-hal yang tidak kami harapkan. Namun, tidak ada yang penting, jika kita tidak dapat membuat untaian yang dimaksud. Kemampuan kami dalam membaca urutan telah meningkat sepanjang kurva eksponensial sejak hari kami menerbitkan struktur molekul, dan pada saat itu kami telah membuat pembacaan kami sekitar seratus ribu kali lebih efisien. Dulu harganya sekitar $ 0,01 untuk mengurutkan pasangan basa; sekarang harganya sekitar $ 0,0000001. Sintesis, di sisi lain, biasanya berharga sekitar $ 3 per pasangan dasar; sekarang harganya kira-kira $ 0,50.

Minggu ini, pembicaraan oleh Genomik Kambrium pada acara yang didanai DARPA membawa perhatian luas pada teknologi yang menjanjikan untuk membuat sintesis DNA ribuan kali lebih murah, berpotensi menawarkan penurunan harga nyata pertama yang pernah dilihat proses tersebut.



Secara tradisional, sebagian besar gen khusus dibuat menggunakan bakteri untuk pekerjaan berat, memasukkan gen khusus kami sehingga mereka dapat mendukung replikasi bakteri alami. Kita dapat menggunakan enzim khusus yang disebut endonuklease dan ligase untuk menyambung atau memotong potongan DNA tertentu, atau kita dapat membeli plasmid siap pakai dengan tempat penyisipan yang mudah. Masalahnya adalah ini sangat lambat, dan kesulitan menghasilkan string baru yang panjang. Mengubah satu huruf secara berurutan sulit dilakukan dengan instrumen tumpul seperti adalah. coli dan enzim perut sapi, dan jenis kontrol DNA yang baik yang kita perjuangkan hari ini membutuhkan ketelitian semacam itu. Akibatnya, bentuk sintesis DNA yang lebih langsung selalu dicari, yang memungkinkan kita membangun molekul DNA satu basa pada satu waktu.

DNA-laser-printer-3Teknologi baru ini, pada langkah pertamanya, sama seperti sebelumnya. Menggunakan teknik yang sama seperti yang digunakan dalam pengurutan, kami menempelkan fragmen DNA ke piring kaca dan menumbuhkannya berdasarkan basis. Masalahnya adalah selalu keakuratan, karena tingkat kesalahan untuk jenis sintesis ini terlalu tinggi untuk dapat diandalkan membuat urutan tepat yang kami butuhkan. Aspek baru dari pendekatan Genomik Kambrium berasal dari kenyataan bahwa mereka membuat ribuan salinan urutan mereka, memastikan bahwa setidaknya beberapa proporsi telah dibuat dengan urutan yang tepat. Setiap untai ditempelkan ke manik mikroskopis, kemudian dibaca untuk mengidentifikasi manik mana yang menahan untaian dengan urutan yang mereka bidik.

Dan kemudian, laser.

Ini disebut Pencetakan Laser DNA, tapi itu bukan definisi yang sangat membantu. Akan lebih akurat untuk menyebutnya Penyortiran Laser DNA, karena proses konstruksi sebenarnya sama seperti sebelumnya, dan tidak melibatkan laser sama sekali. Cambrian Genomics membawa laser hanya sekali piring ditutupi dengan ribuan manik-manik pembawa DNA, dan sekali setiap manik-manik telah diurutkan. Dengan begitu banyak salinan yang dibuat, beberapa bagian yang dapat diprediksi akan dibuat bebas dari kesalahan, dan laser otomatis melayang di atas pelat dan meledakkan manik-manik apa pun dengan urutan yang diinginkan dari pelat dan menjadi kolektor. Begitu untaian manik-maniknya telah dicuci, eksperimen selesai; Anda memiliki kolektor penuh air yang hanya menyimpan DNA yang Anda minati.

Ada sejumlah aplikasi untuk teknologi ini. Yang paling terkenal adalah biologi sintetik, yang melibatkan penciptaan semua kehidupan baru dengan mengganti genom buatan kita dengan genom alami organisme. Mampu dengan cepat, murah, dan dengan ketelitian tinggi membuat banyak varian pada genom buatan akan memungkinkan ledakan dalam penelitian semacam itu. Teknologi ini juga dapat diterapkan pada DNA sintetis, yang disebut 'XNA', varian buatan manusia pada DNA yang meningkatkan atau menyesuaikan beberapa aspek kimianya. Beberapa mengeras melawan enzim tubuh agar mudah ditransfer melalui darah, yang lain cenderung menciptakan ikatan yang kuat dan tidak dapat diubah sesuai perintah. Jika kita membutuhkan dua pangkalan yang sangat spesifik yang berbaris di tempat-tempat yang sangat spesifik, setiap saat, kita tidak dapat melakukan bahkan perubahan kecil yang mungkin mengganggu kesejajaran tersebut. Ditambah lagi, menciptakan gen dari nol berarti kita dapat bekerja dengan gen virus untuk penelitian vaksin tanpa harus menumbuhkan patogen berbahaya secara keseluruhan.

Presisi adalah apa yang perlu kita gunakan litografi graphene skala nano dan batu bata DNA yang dirakit sendiri. Itulah yang kita butuhkan untuk merancang bentangan DNA yang dapat mengabaikan molekul yang menyerang tetapi secara khusus mengikat, katakanlah, protein permukaan pada sel kanker. Itulah yang kita butuhkan untuk merancang gen pengganti untuk digunakan dalam terapi gen. Genomik telah menghabiskan waktu lama untuk lebih terlihat seperti naturalisme daripada ilmu eksperimental, lebih banyak tentang pengamatan yang cermat daripada membuat dan menguji urutan baru. Sepertinya ini akan berubah.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com