Новый метод позволит быстрее и дешевле создавать искусственные хромосомы

Американские ученые из Университета Южной Калифорнии разработали метод, который позволяет быстрее и дешевле синтезировать искусственные хромосомы. Это облегчит их применение в медицине и в биотехнологии. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Синтетическая биология — это направление в биологии, которое занимается созданием искусственных биологических систем с заданными свойствами и функциями. Таким образом ученые могут использовать дрожжи и бактерии для получения полезных веществ, например лекарств. За последнее десятилетие появилось еще одно направление — синтетическая геномика. Она занимается созданием искусственных хромосом или геномов. Однако до этого чаще всего это делали «с нуля», химически синтезируя ДНК. Такой подход дорогой и долгий.

Американские ученые разработали альтернативный подход к созданию искусственных хромосом. Они назвали метод CReATiNG (Cloning, Reprogramming and Assembling Tiled Natural Genomic DNA — клонирование, репрограммирование и сборка фрагментов природной геномной ДНК). Название отражает суть метода: сначала ученые клонируют и повторно собирают фрагменты ДНК дрожжей, создавая из них хромосомы. Такие хромосомы можно ввести в клетки, заменив естественные хромосомы. При этом ученые показали, что можно вводить искусственные хромосомы, полученные из ДНК дрожжей, в клетке совсем иных видов, менять их структуру, а также удалять одновременно несколько генов.

Новый метод позволит быстрее и дешевле создавать искусственные хромосомы, что облегчит их применение в медицине и в биотехнологии. Так, ученые смогут более эффективно получать полезные вещества, такие как биотоплива и лекарства, биологическим способом. Кроме того, искусственные хромосомы можно использовать при разработке клеточной терапии против рака, когда в организм пациента вводятся генетически модифицированные клетки.

Исследователи также отметили, что новый метод поможет развить и фундаментальную науку. Например, с помощью него можно ответить на вопрос о том, как организация ДНК в пространстве влияет на биологические функции организма. В эксперименте ученые показали, что при пересборке фрагментов хромосомы в разном порядке они наблюдали, как скорость роста дрожжей повышалась или понижалась вплоть до 68%. Этот эффект в будущем можно будет изучить подробнее.