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Los investigadores de UCI aceleran y simplifican técnica dirigida de la bioingeniería de la evolución

En un proceso conocido como evolución dirigida, los científicos reengineer biomoléculas para encontrar unos que realicen nuevas funciones beneficiosas. El campo está revolucionando el revelado de la droga, la ingeniería química y otros usos, pero realizar su promesa implica el trabajo de laboratorio cuidadoso y que toma tiempo.

En un estudio publicado hoy en la célula del gorrón, la Universidad de California, investigadores de Irvine denunció que han acelerado y la evolución dirigida simplificada teniendo células vivas hace la mayor parte de levantar pesado. Insertando un sistema especialmente dirigido de la réplica de la DNA en la levadura, los científicos podían engatusar genes seleccionados transformarse y desarrollarse a rápidamente y estable pues las células de levadura del ordenador principal se reprodujeron.

“Por altas tasas de mudanza de diversificación en las células de una manera apuntada, podemos crecer y ejercer presión sobre esas células para desarrollarse en algo nuevo de cualquier genes de nuestro elegir,” dijo a primer Arjun Ravikumar autor, que ganó su Ph.D. en la ingeniería biomédica en UCI a principios de este mes. “Nuestro trabajo ha reducido la evolución para ser un proceso extremadamente rápido, directo y escalable.”

Previamente, para que los científicos revisen biomoléculas para ver si se ha logrado una función deseada, necesitaron construir una biblioteca de la DNA en un tubo de ensayo y una pieza inserta que DNA en las células, un proceso laborioso y difícil. Las personas de UCI han eliminado este paso totalmente en su nueva aproximación, permitiendo la maquinaria interna de la célula hacen todo el trabajo.

Según Chang mayor Liu autor, el profesor adjunto de UCI de la ingeniería biomédica, al usar la evolución dirigida para crear una mejor enzima o proteína - el trabajo que ganaron el Premio Nobel En química este año - el número de ciclos evolutivos hace muy importante, porque cada uno se puede ver como paso hacia una nueva o perfeccionada función. “Pero si cada ciclo requiere la biología molecular de la DNA del tubo de ensayo redundante que tramita, usted puede razonablemente pasar solamente con algunas iteraciones,” él dijo.

“En cambio, ciclos de corridas naturales de la evolución contínuo, esencialmente por las células que cultivan en un cierto plazo en un ambiente que las ejerce presión sobre para desarrollar una cierta nueva función; el problema de un punto de vista biomolecular de la ingeniería es que el proceso es muy lento,” Liu agregó. “Hemos imaginado una configuración genética que permite que sea la evolución biomolecular muy rápidamente.”

Además de apresurar y de simplificar la evolución dirigida, Liu dijo esta nueva técnica pueda permitir que los científicos realicen tipos adicionales de experimentos de que tenían dificultad el hacer en el pasado. Por ejemplo, en su estudio, los investigadores de UCI descritos cómo desarrollaron una enzima en 90 experimentos replegados para imaginar todas las maneras le podrían adaptarse a cierta condición - en este caso cómo un objetivo palúdico podría desarrollar resistencia a cierta droga.

“Hay muchas maneras de resolver un reto evolutivo determinado tal como resistencia a los medicamentos, así que la capacidad de ejecutar experimentos de la evolución en la escala que tenemos permite que capturemos y que entendamos más de esas posibilidades, dándonos terapéutico discernimientos relevantes en cómo se presenta la resistencia,” Liu dijo.

El trabajo futuro se centrará en conseguir la nueva plataforma para desarrollar contínuo los anticuerpos enfermedad-que luchan y las enzimas valiosas para la síntesis de la droga, él agregó.

“En vez de tener que inyectar un antígeno en un animal para aislar un anticuerpo, se imaginan que apenas ponerlo en una cultura de las células de levadura y tenerlo salen como un anticuerpo específico,” él dijo. “Que podría revolucionar cómo éstos y se descubren y se desarrollan otras drogas de la proteína.”

Frances que Arnold - el profesor de Linus Pauling de la ingeniería química, de la bioingeniería y de la bioquímica en el Instituto de Tecnología de California, que ganó el Premio Nobel 2018 En la química para ella que promovía contribuciones en el campo - dijo, “dirigió la evolución es una manera potente de construir las nuevas proteínas, pero puede beneficiarse ciertamente de innovaciones tecnológicas. La técnica que profesor Liu y el Dr. Ravikumar han desarrollado estimulará nuevas aplicaciones y las nuevas avenidas de la investigación que continuarán desplegar nuestra capacidad de componer la nueva DNA.”