Целият живот на планетата Земя е резултат от милиарди години

Целият живот на планетата Земя е резултат от милиарди години мудна и комплицирана еволюция – развой, който от позиция на геологията е натурален, само че за биотехнологичните компании е недопустимо дълъг. Именно заради тази причина в лабораториите от дълго време се употребява така наречен ориентирана еволюция – техника, посредством която протеините ускорено се развиват, основават се разновидности и се сортират най-успешните разновидности.

Този способ стои в основата на голям брой нови лечения, в това число и такива против рак и невродегенеративни болести. Но даже и в следени условия процесът може да бъде муден и да лишава много запаси, написа Popular Mechanics.

През май тази година екипът на Университета в Сидни показва в Nature Communications способ, който носи името PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection) и употребява химерни вирусоподобни везикули, с цел да форсира еволюцията на биомолекули. Сега обаче учени от института Scripps Research разгласяват в Science още по-радикална платформа – T7-ORACLE, описвана като „ мотор на еволюцията “, кадърен да провокира разновидности 100 000 пъти по-бързо от естественото.

„ Това е все едно да дадеш на еволюцията бутон за приплъзване напред “, споделя Пийт Шулц, съавтор на проучването от Scripps Research.

„ Вече можем да развиваме протеини непрестанно и точно вътре в самите кафези, без да повреждаме генома или да прибягваме до трудоемки процедури. “
Как работи „ ускорителят на еволюцията “?
Обикновено ориентираната еволюция се лимитира от биологичните механизми на клетките. Екипът на Scripps заобикаля тези спънки, като модифицира E. coli с вторична, изкуствена ДНК репликационна система, заимствана от бактериофаг T7 – вирус, който нападна бактерии с изключителна успеваемост.

Системата е ортогонална – тя работи отвън общоприетата биология на клетката и визира само плазмидната ДНК, а не хромозомната. Това разрешава при всяко клетъчно разделяне (около на всеки 20 минути) да се вкарват нови разновидности, без да се визира геномът.

„ Тази система е голям пробив в непрекъснатата еволюция “, изяснява другият съавтор Кристиан Диркс. „ Вместо по един цикъл седмично, към този момент имаме цикъл при всяко разделяне на клетката – процесът в действителност се форсира. “

За да ревизират метода, учените вкарват в системата гена TEM-1 β-лактамаза, който носи антибиотична устойчивост, и излагат бактериите на все по-високи равнища антибиотици. За по-малко от седмица платформата основава ензими, които устоят на концентрации 5000 пъти по-високи от първичните.

Това значи, че T7-ORACLE освен може да форсира основаването на нови медикаменти, само че и да даде скъпи данни за това по какъв начин се развива антибиотичната устойчивост – един от най-големите здравни опасности на XXI век.

„ Вълнуващото е, че системата не се лимитира до един вид протеин или заболяване “, споделя Диркс. „ Можем да еволюираме на практика всеки протеин – от цели за ракови лечения до ензими с лечебни приложения – за дни, вместо за месеци. “

Подобни платформи имат голямо значение освен за академичната просвета, само че и за бранша на биотехнологиите, където времето за разработка е сериозно. Компании, които съумяват да интегрират сходни технологии, могат да съкратят години от цикъла на основаване на нови медикаменти, както и да понижат разноските за R&D.