Синтетична ДНК контролира производството на протеин от клетките

Изследователска група от Технологичния университет Чалмърс в Швеция, ръководена от доц. Алексей Железняк, проектира с помощта на изкуствен интелект (ИИ) синтетична ДНК, която е в състояние да контролира производството на протеини в клетките. Технологията ще позволи много по-бързо и с по-малко разходи да бъдат разработвани и произвеждани ваксини, лекарства за тежки заболявания и алтернативни хранителни протеини.

Изкуствената ДНК

Работата по създаването на изкуствената ДНК започва преди година, когато екипът прави първата важна стъпки.

Учените разбират каква част от протеина се прави от определена ДНК последователност. Както разяснява ръководителят на проучването доц. Алексей Железняк: „Първо трябваше да „разчетем“ напълно инструкциите на ДНК молекулата. Сега успяхме да проектираме наша собствена ДНК, която съдържа точно инструкции за контролиране количеството на специфичен протеин, който се произвежда“.

Това е важно, защото възможността да се контролира генната експресия може да допринесе съществено за разработването на медикаменти на базата на протеини.

Методът функционира подобно на начина, по който изкуственият интелект създава лица, които изглеждат като истински хора. След като се запознае и научи как изглеждат много лица, той е в състояние да създаде напълно нови и реалистични. Ако има нужда след това от промяна, то тя се случва много лесно.

По същия начин изкуственият интелект на учените е научил структурата и кода за регулиране на количеството в ДНК. Следващата стъпка е да проектира синтетична ДНК, която лесно се променя в желаната посока. Или простичко казано, ИИ получава поръчка за това каква част от гена трябва да бъде експресира и след това отпечатва правилната ДНК последователност.

>>>Завършено е разшифроването на целия човешки геном

„ДНК е изключително сложна и невероятна дълга молекула. Необходими са години на изследване, за да бъде намерено нещо, което работи. Затова е много по-ефективно да позволите на изкуствения интелект да научи как действат принципите на навигация в ДНК. Така това, което иначе ще отнеме години, се съкращава до седмици или дни“, казва Ян Зримец, научен сътрудник в Националния институт по биология в Словения, който е част от изследователската група.

Учените разработват метода си върху дрождите Saccharomyces cerevisiae. Клетките на този вид едноклетъчни гъби са подобни на тези на бозайници. Следващата стъпка на учените е използването на човешки клетки.

Резултатите от проучването са публикувани в списанието Nature Communications.

Новите лекарства

Учените се надяват, че методът им е важна стъпка напред, особено когато става дума за разработването на нови лекарства.
В основата на повечето от лекарствата, които се произвеждат днес, са протеините. Техниките да производството им обаче са не само скъпи, но и много бавни. И това се дължи на факта, че е трудно да се контролира как се експресира ДНК.

>>>ДНК наноносители доставят целенасочено токсичните лекарства до туморите

„Лекарствата за тежки заболявания, в основата на които са протеините, или алтернативните храни са изключително скъпи за производство. При някои от тях дори няма възвръщаемост на инвестиции. С нашата технология е възможно разработването и произвеждането на протеини по много по-ефективен и по-евтин начин“, казва доц. Алексей Железняк.

За генната експресия

Генетичният код в нашата ДНК се транскрибира в молекулата иРНК, която действа като пратеник, който казва на клетката кой протеин и в какви количества трябва да произвежда.

Генната експресия представлява транскрибирането на гена. Той може да има висока или ниска експресия, което показва колко иРНК се произвежда.