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I ricercatori di UCI accelerano e semplificano la tecnica diretta della bioingegneria di evoluzione

In un trattamento conosciuto come evoluzione diretta, gli scienziati reengineer le biomolecole per trovare quelli che eseguano le nuove funzioni utili. Il campo sta rivoluzionando lo sviluppo della droga, l'ingegneria chimica ed altre applicazioni, ma realizzare la sua promessa comprende il lavoro di laboratorio scrupoloso e che richiede tempo.

In uno studio pubblicato oggi nella cella del giornale, l'università di California, ricercatori di Irvine ha riferito che sono accelerato e l'evoluzione diretta semplificata avendo celle in tensione fa la maggior parte del sollevamento pesante. Inserendo un sistema specialmente costruito del replicazione del dna nel lievito, gli scienziati potevano persuadere i geni selezionati subire una mutazione ed evolversi a rapido e stabile poichè le celle di lievito ospite si sono riprodotte.

“Dai tassi alti muoventesi di differenziazione nelle celle in un modo mirato a, possiamo svilupparci e fare pressione su quelle celle per evolversi in qualche cosa di nuovo da qualsiasi geni della nostra scelta,„ ha detto primo Arjun Ravikumar autore, che utile al suo Ph.D. nell'assistenza tecnica biomedica a UCI più presto questo mese. “Il nostro lavoro ha diminuito l'evoluzione per essere un trattamento estremamente rapido, diretto ed evolutivo.„

Precedentemente, affinchè gli scienziati schermino le biomolecole per vedere se una funzione desiderata è stata raggiunta, hanno dovuto costruire una libreria del DNA in una provetta ed in un'inserzione che DNA nelle celle, in un trattamento laborioso e difficile. Il gruppo di UCI ha eliminato questo punto interamente nel loro nuovo approccio, lasciante il macchinario interno delle cellule fa tutto lavoro.

Secondo Chang senior Liu autore, l'assistente universitario di UCI di assistenza tecnica biomedica quando usando l'evoluzione diretta per creare un migliore enzima o proteina - il lavoro che hanno estratto il premio Nobel in chimica questo anno - il numero dei cicli evolutivi diventa molto importante, perché ciascuno può essere veduto come punto verso una nuova o funzione migliore. “Ma se ogni ciclo richiede il trattamento in provetta ripetitivo di biologia molecolare del DNA, potete ragionevolmente passare soltanto con alcune ripetizioni,„ ha detto.

“Al contrario, cicli di esecuzioni naturali di evoluzione continuamente, essenzialmente dalle cellule di cultura col passare del tempo in un ambiente che le fa pressione su per sviluppare una certa nuova funzione; il problema da un punto di vista biomolecolare di assistenza tecnica è che il trattamento è molto lento,„ Liu ha aggiunto. “Abbiamo capito un'architettura genetica che permette che l'evoluzione biomolecolare sia molto velocemente.„

Oltre all'accelerazione ed a semplificare dell'evoluzione diretta, Liu ha detto questa nuova tecnica può permettere che gli scienziati eseguano i tipi supplementari di esperimenti che hanno incontrati difficoltà fare nel passato. Per esempio, nel loro studio, i ricercatori di UCI descritti come hanno evoluto un enzima in 90 esperimenti ripiegati per capire tutti i modi potrebbero adattarsi ad un determinato stato - in questo caso come un obiettivo malarico potrebbe sviluppare la resistenza ad una determinata droga.

“Ci sono molti modi di soluzione della sfida evolutiva particolare quale farmacoresistenza, in modo dalla capacità di eseguire gli esperimenti di evoluzione al disgaggio che abbiamo permette che noi catturiamo e capiamo più di quelle possibilità, dandoci dal punto di vista terapeutico le comprensioni pertinenti in come la resistenza sorge,„ Liu ha detto.

I lavori futuri metteranno a fuoco sul convincere la nuova piattaforma per evolvere continuamente gli anticorpi di malattia-combattimento ed enzimi apprezzati per la sintesi della droga, ha aggiunto.

“Invece di dovere iniettare un antigene in un animale per isolare un anticorpo, immaginano che appena metterlo in una cultura delle celle di lievito ed averlo uscissero come anticorpo specifico,„ ha detto. “Che potrebbe rivoluzionare come questi ed altre droghe della proteina sono scoperte e sviluppate.„

Frances che Arnold - il professore di Linus Pauling di ingegneria chimica, di bioingegneria & di biochimica all'istituto di tecnologia di California, che ha estratto il premio Nobel 2018 in chimica per lei che apre la strada ai contributi nel campo - ha detto, “ha diretto l'evoluzione è un modo potente costruire le nuove proteine, ma può certamente trarre giovamento dalle innovazioni tecnologiche. La tecnica che il professor Liu ed il Dott. Ravikumar hanno sviluppato stimolerà le nuove applicazioni ed i nuovi viali di ricerca che continueranno a ampliare la nostra capacità di comporre il nuovo DNA.„