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Les chercheurs d'UCI accélèrent et simplifient la technique dirigée de bio-ingénierie d'évolution

Dans un procédé connu sous le nom d'évolution dirigée, les scientifiques reengineer des biomolécules pour trouver ceux qui remplissent des fonctionnements neufs avantageux. L'inducteur révolutionne le développement de médicament, le génie chimique et d'autres applications, mais réaliser sa promesse comporte le travail de laboratoire soigneux et long.

Dans aujourd'hui publié d'étude dans la cellule de tourillon, l'Université de Californie, cellules rapportées de chercheurs d'Irvine qu'ils ont accélérée et évolution dirigée simplifiée en ayant sous tension font la majeure partie du levage lourd. En insérant un système particulièrement conçu de réplication de l'ADN dans la levure, les scientifiques pouvaient cajoler les gènes sélectés à rapidement et stablement subir une mutation et évoluer car les cellules de levure d'hôte se sont reproduites.

« Par des hauts débits en mouvement de diversification dans des cellules d'une façon visée, nous pouvons nous développer et faire pression sur ces cellules pour se transformer en quelque chose neuve de tous gènes de notre choix, » a dit le premier Arjun Ravikumar auteur, qui a gagné son Ph.D. en génie biomédical à UCI plus tôt ce mois-ci. « Notre travail a l'évolution réduite à être un procédé extrêmement rapide, droit et évolutif. »

Précédemment, pour que les scientifiques examinent des biomolécules pour voir si un fonctionnement désiré a été réalisé, ils ont dû établir une bibliothèque d'ADN dans une éprouvette et une garniture intérieure qui ADN dans les cellules, un procédé laborieux et difficile. L'équipe d'UCI a éliminé cette opération entièrement dans leur approche neuve, laissant les machines internes des cellules effectuent tout les travail.

Selon Chang supérieur Liu auteur, le professeur adjoint d'UCI du génie biomédical, en employant l'évolution dirigée pour produire une meilleure enzyme ou protéine - le travail qui ont gagné le prix Nobel en chimie cette année - le nombre de cycles évolutionnaires devient très important, parce que chacun peut être vu comme opération vers un fonctionnement nouveau ou amélioré. « Mais si chaque cycle exige la biologie moléculaire répétitive de l'éprouvette ADN traitant, vous pouvez seulement passablement passer par quelques itérations, » il a dit.

« En revanche, cycles de passages d'évolution naturelle continuement, essentiellement par des cellules de cultivation au fil du temps dans un environnement qui les fait pression sur pour développer un certain fonctionnement neuf ; le problème d'un point de vue biomoléculaire de bureau d'études est que le procédé est très lent, » Liu a ajouté. « Nous avons figuré à l'extérieur une architecture génétique qui permet à l'évolution biomoléculaire d'être très rapidement. »

En plus d'accélérer et de simplifier l'évolution dirigée, Liu a dit que cette technique neuve peut permettre à des scientifiques d'exécuter les types complémentaires d'expériences qu'ils ont eu la difficulté faire dans le passé. Par exemple, dans leur étude, les chercheurs d'UCI décrits comment ils ont évolué une enzyme dans 90 expériences repliées afin de figurer à l'extérieur toutes les voies lui pourraient s'adapter à un certain état - dans ce cas comment un objectif malarique pourrait développer la résistance à un certain médicament.

« Il y a beaucoup de voies de résoudre un défi évolutionnaire particulier tel que la résistance au médicament, ainsi la capacité de faire fonctionner des expériences d'évolution à l'écaille que nous avons nous permet de capter et comprendre plus de ces possibilités, nous donnant thérapeutiquement des analyses appropriées dans la façon dont la résistance surgit, » Liu a dit.

Les travaux futurs se concentreront sur obtenir la plate-forme neuve pour évoluer continuement les anticorps de maladie-combat et les enzymes précieuses pour la synthèse de médicament, il a ajouté.

« Au lieu de devoir injecter un antigène dans un animal afin d'isoler un anticorps, imaginent que juste la mise de lui dans une culture des cellules de levure et l'avoir sortent comme anticorps spécifique, » il a dit. « Qui pourrait révolutionner comment ceux-ci et d'autres médicaments de protéine sont découverts et développés. »

Frances qu'Arnold - professeur de Linus Pauling du génie chimique, de la bio-ingénierie et des biochimies à l'Institut de Technologie de la Californie, qui a gagné le prix 2018 Nobel en chimie pour elle frayant un chemin des cotisations dans le domaine - a dit, « a dirigé l'évolution est une voie puissante d'établir les protéines neuves, mais elle peut certainement tirer bénéfice des innovations techniques. La technique que professeur Liu et M. Ravikumar ont développée stimulera des applications neuves et des avenues neuves d'enquête qui continueront à augmenter notre capacité de composer l'ADN neuf. »