Исследователи SMART, исследовательского предприятия Массачусетского технологического института в Сингапуре, и Национального университета Сингапура (NUS) разработали технологию, которая значительно ускоряет генную инженерию микробов, которые можно использовать для производства химикатов, используемых в городском сельском хозяйстве. Новая технология приведет к более быстрому, дешевому, более точному и почти полному созданию плазмид с использованием стандартных и многоразовых частей, совместимых с большинством популярных методов сборки ДНК.
Объясняется в статье под названием «Стандарт почти безрубцового конструирования плазмид с использованием повторно используемых частей ДНК», которая будет опубликована в этом месяце в академическом журнале Nature Communications. Проект является частью междисциплинарной исследовательской группы SMART (IRG) - Прорывные и устойчивые технологии для точного земледелия (DiSTAP). IRG разрабатывает новые технологии, позволяющие Сингапуру, городу-государству, зависящему от импорта продовольствия и продуктов, повышать урожайность сельскохозяйственных культур и уменьшать зависимость от внешних источников.
Кан Чжоу, главный исследователь DiSTAP, который также является доцентом кафедры химической и биомолекулярной инженерии NUS (ChBE), и Сяоцян Ма, научный сотрудник SMART, руководили разработкой технологии, работая над способами поддержать своих коллег, которые работали над повышением урожайности овощей в городских хозяйствах страны. Они изучали способы микробной ферментации, которые создают удобрения, питательные вещества и несинтетические пестициды для городских ферм в форме малых молекул.
«Целью этого исследования было создание технологии, которая может создавать микробы быстрее и с меньшими затратами», - сказал Ма. «Существующие технологии дороги и требуют много времени. Исследователям приходится заказывать индивидуальные материалы у поставщиков, доставка которых занимает некоторое время. Они также часто используют только 1% материала, что приводит к потерям. Поскольку каждый материал изготавливается по индивидуальному заказу, исследователям приходится каждый раз заказывать заново, что еще больше задерживает и увеличивает затраты на производство».
Новая технология сборки ДНК гуанин/тимин (GT) существенно меняет ситуацию, позволяя генным инженерам повторно использовать генетические материалы. Он обеспечивает простой метод определения биологических частей как стандартных частей ДНК. Кроме того, в отличие от предыдущих попыток создания стандартизированных материалов с точностью до 50 %, технология GT способна достичь точности, близкой к 90 %. Благодаря конструкции плазмиды, практически не имеющей шрамов, эта технология работает значительно быстрее, поскольку позволяет сшивать до 7 частей ДНК, в отличие от 2 частей, которые используются другими методами с аналогичной точностью.
«Возможность обеспечить точность, близкую к 90%, для генетических материалов при соединении до 7 частей ДНК - это прорыв в создании генетических материалов с использованием стандартных частей», - сказал Чжоу.«Мы ожидаем, что огромная экономия средств и времени позволит разработать новые процессы ферментации, которые позволят производить экологически чистые химикаты, чтобы сделать городское сельское хозяйство в Сингапуре более эффективным и безопасным. Эта технология также применима ко всем областям генной инженерии за пределами сельского хозяйства, и мы мы активно ищем способы, как мы можем развернуть его для легкого доступа."
В дополнение к планам коммерциализации исследователи также планируют создать платформу электронной коммерции, которая сможет быстро создавать и распространять эти генетические материалы среди исследователей по всему миру. Это будет первая в мире платформа для многоразового использования генно-инженерных материалов.