研究人員在實(shí)驗(yàn)室里的哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)家George Church兩個(gè)新的進(jìn)步的持續(xù)努力,安全、準(zhǔn)確地?cái)U(kuò)大生命的遺傳密碼。結(jié)果使研究人員更接近發(fā)展中疾病的新療法,生產(chǎn)更便宜的藥物和生物燃料,確保轉(zhuǎn)基因生物不能生存外小心控制的環(huán)境等等。在美國國家科學(xué)院院刊發(fā)表的一項(xiàng)研究中,2月13日,揭示細(xì)菌培養(yǎng)的一些策略應(yīng)對轉(zhuǎn)基因的副作用。,1月份發(fā)表在《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上,將一種改進(jìn)的校對工具,標(biāo)志不正確的氨基酸替換.Aditya Kunjapur,教會的一位博士后研究員的實(shí)驗(yàn)室和這兩篇論文的作者,坐下來與哈佛醫(yī)學(xué)新聞討論這些成就的承諾和挑戰(zhàn)。

HMS:如何以及為什么你修改細(xì)菌基因組?

KUNJAPUR:我們試圖擴(kuò)大的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)為我們做很多令人興奮的事情;他們管理大部分細(xì)胞能做什么。他們通常只有20標(biāo)準(zhǔn)氨基酸組成。與20,你得到所有你看到的不同的生活,這是相當(dāng)驚人的。同時(shí),你仍然有限。當(dāng)你把非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸成蛋白質(zhì),自然是不能做你能做的事情。

HMS:什么樣的實(shí)際應(yīng)用和其他努力嗎?

KUNJAPUR:一是biocontainment-controlling擴(kuò)散轉(zhuǎn)基因生物在真實(shí)的環(huán)境中。例如,幾年前,我們實(shí)驗(yàn)室用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制作一個(gè)實(shí)驗(yàn)性大腸桿菌細(xì)菌增長依賴于非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸。我們?nèi)栽诰珶掃^程。任何形式的改善將非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸進(jìn)入宿主的基因組或預(yù)測這些氨基酸能做什么使我們更接近實(shí)現(xiàn)biocontainment工業(yè)使用或其他用途。

Biocontainment現(xiàn)在重要的部分原因是人們最近顯示,例如,你可以阿片類藥物使用一個(gè)工程在酵母代謝途徑。如果您可以修改生物非法藥物或危險(xiǎn)的技術(shù),那么就包含它們的關(guān)鍵。

在不同的經(jīng)濟(jì),在衛(wèi)生保健,越來越多的蛋白質(zhì)作為藥物。生物制劑的趨勢,包括一個(gè)新興階級稱為抗體藥物配合。非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸可以幫助你生產(chǎn)這些療法更有效的和有效的。

HMS:讓我們來談?wù)劦鞍踪|(zhì)校對你的團(tuán)隊(duì)發(fā)展。為什么研究人員需要它嗎?

KUNJAPUR:問題是當(dāng)我們想把一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸蛋白質(zhì),我們可能會不小心把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在某些地點(diǎn)?，F(xiàn)在發(fā)生的方法來找出是否繁瑣的時(shí)間和金錢。有了這個(gè)新工具,我們有一個(gè)清晰的窗口到發(fā)生了什么。

HMS:它是如何工作的呢?

KUNJAPUR:我們從蛋白質(zhì)降解和借來的組件設(shè)計(jì)他們更好的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)氨基酸從標(biāo)準(zhǔn)氨基酸是為了取代,或者區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)氨基酸從另一個(gè)如果你想包含不止一個(gè)。

這種新的高通量測量的對與錯(cuò)給了我們對發(fā)展中取得了巨大的進(jìn)步標(biāo)準(zhǔn)氨基酸摻入更準(zhǔn)確和具體的系統(tǒng)。

HMS:在這項(xiàng)新的研究中,團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)方法來改變他們的基因組后使細(xì)菌更健康。告訴我更多。

實(shí)驗(yàn)室KUNJAPUR:2013年,教會了大腸桿菌菌株,所有標(biāo)準(zhǔn)UAG氨基酸編碼與非標(biāo)準(zhǔn)uaa取代。我們注意到,除了這321預(yù)期的變化,大約有350偶然發(fā)生的突變。我們的實(shí)驗(yàn)室和其他人很快意識到,這些變化使得細(xì)菌的一部分很惡心。他們真的成長緩慢。他們特別努力在工業(yè)條件下,其養(yǎng)分含量很低,因?yàn)樗前嘿F的。

沒有人廣泛地看著所有的這些變化和細(xì)菌的健康狀況不佳的性質(zhì),尤其是在我們的方法:如果你想使有機(jī)體生長更快、適應(yīng)limited-nutrient環(huán)境中,您可以簡單地讓進(jìn)化掌握。

HMS:很難采取不干涉的方法嗎?

KUNJAPUR:作為一名工程師,我傾向于想要干預(yù),但是有時(shí)候你會得到意想不到的后果。工程和演化的耦合,我們認(rèn)為,一個(gè)優(yōu)雅的策略,找出差錯(cuò)。

HMS:揭示了什么?

KUNJAPUR:我們發(fā)現(xiàn)預(yù)期的變化和非目標(biāo)突變導(dǎo)致疾病的細(xì)菌。

例如,現(xiàn)在許多大腸桿菌的基因與非標(biāo)準(zhǔn)UAA結(jié)束,我們看到機(jī)械,使蛋白質(zhì),核糖體,卡住。所以不能讓這些蛋白質(zhì)的細(xì)菌。這是一個(gè)問題,因?yàn)楫?dāng)生物體在低營養(yǎng)環(huán)境中,他們需要更加自力更生盡可能許多基因表達(dá)。

至于策略來彌補(bǔ)我們沒有意愿的突變,我們看到一個(gè)非常好奇,因?yàn)榧?xì)菌進(jìn)化“停止”的信號的一個(gè)重要基因。它看起來就像他們想把它關(guān)掉,這對我們沒有任何意義。但是我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們最初設(shè)計(jì)這一毒株,打開一個(gè)不相干的突變基因太高了。適應(yīng)剎住了10000倍,這讓它回到正常水平。這是很酷的。

我們正在學(xué)習(xí)很多教訓(xùn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)在的人試圖將非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸可以把我們改善應(yīng)變或使最重要的變化,我們看到自己的細(xì)菌用于不管他們。

HMS:我要問《侏羅紀(jì)公園》的問題。你聽到:“我們工程大腸桿菌這些非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸,然后我們進(jìn)化的他們,和他們自己的變化。”他們要out-evolve改變你想要的嗎?你怎么處理?

KUNJAPUR:我認(rèn)為這是一個(gè)有效的問題。這取決于你的目的是什么,但如果你想做一些需要biocontainment,然后你想問這個(gè)問題,“生活找到一個(gè)方法嗎?”當(dāng)你談?wù)揵iocontained菌株的進(jìn)化,你想要變得健康,但是你不想讓它找出如何繞過biocontainment。

在校對論文中,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)我們標(biāo)準(zhǔn)氨基酸酸公司更準(zhǔn)確,提高biocontainment。但是我們的新論文幾乎顯示自然可以扭轉(zhuǎn)我們的變化。安心從項(xiàng)目發(fā)展的是初應(yīng)變沒有UAG仍然沒有最后UAG。的細(xì)菌沒有“撤銷”它的基因改變;它知道如何更好地處理它們。這很好。這是我們想要的。

但是我們沒有停止。我們現(xiàn)在進(jìn)行的一項(xiàng)研究試圖量化逃跑率biocontained生物,我們以更快的速度比正常的發(fā)展。

我認(rèn)為所有這些研究告訴我們更多關(guān)于如何更好地工程師的應(yīng)變biocontained從一開始。也許答案將是我們防止苗條進(jìn)化逃脫的可能性,通過融合4到5個(gè)不等的基因依賴非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸,而不是兩個(gè)或三個(gè)。

HMS:你期待下一個(gè)嗎?

KUNJAPUR:我很興奮的前景有大腸桿菌菌株教會實(shí)驗(yàn)室正在7改變氨基酸。我們年輕我們理解如何這樣做有一個(gè)操場的新的研究機(jī)會。