Die synthetische Biologie verändern: USC Dornsifes Innovation beim Aufbau synthetischer Chromosomen mit CREATiNG

von Amir Hussein
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Synthetic Biology Revolution

Das USC Dornsife College of Letters, Arts and Science hat CReATiNG eingeführt, eine bahnbrechende Methode in der synthetischen Biologie, die die Herstellung synthetischer Chromosomen aus Hefe-DNA erheblich vereinfacht und die Kosten senkt. Dieser technologische Fortschritt verspricht, verschiedene Bereiche zu revolutionieren, darunter Medizin, Biotechnologie und Weltraumforschung, wie SciTechPost.com berichtet.

Die CREATiNG-Methode der USC Dornsife markiert einen bedeutenden Sprung in der synthetischen Biologie, indem sie den Prozess der Konstruktion synthetischer Chromosomen rationalisiert. Es wird erwartet, dass dieser Ansatz zu erheblichen Fortschritten in einer Reihe von wissenschaftlichen und medizinischen Bereichen führen wird.

Innovative Technik in der Synthetischen Biologie

CREATiNG (Cloning Reprogramming and Assembling Tiled Natural Genomic DNA) wurde von Forschern am USC Dornsife entwickelt und bietet eine einfachere und wirtschaftlichere Methode zum Zusammenbau synthetischer Chromosomen. Diese Innovation könnte den Bereich der Gentechnik erheblich verbessern und weitreichende Auswirkungen auf die Medizin, Biotechnologie, Biokraftstoffproduktion und Weltraumforschung haben.

Vereinfachung des Prozesses der Chromosomenassemblierung

CREATiNG nutzt eine Technik zum Klonen und Wiederzusammensetzen von Abschnitten natürlicher DNA aus Hefe. Dies ermöglicht die Schaffung synthetischer Chromosomen, die ihre natürlichen Gegenstücke in Zellen ersetzen können. Die Methode ermöglicht die Kombination von Chromosomen verschiedener Hefestämme und -arten, die Veränderung von Chromosomenstrukturen und die gleichzeitige Löschung mehrerer Gene.

Ian Ehrenreich, Professor für Biowissenschaften am USC Dornsife und leitender Forscher, betonte, dass CREATiNG bestehende Technologien deutlich übertrifft. Er erklärte: „CReATiNG ermöglicht eine komplexe genetische Neuprogrammierung von Organismen auf eine Weise, die bisher selbst mit modernsten Werkzeugen wie CRISPR für unerreichbar gehalten wurde.“ Er betonte das Potenzial dieser Methode für die Verbesserung unseres grundlegenden Verständnisses des Lebens und seiner Anwendungen in der synthetischen Biologie. Die Forschung soll am 20. Dezember in Nature Communications veröffentlicht werden.

Fortschritte in der Gentechnik

Die synthetische Biologie ist als ein Bereich anerkannt, der es Wissenschaftlern ermöglicht, lebende Zellen wie Hefen und Bakterien zu kontrollieren, unser Verständnis ihrer Funktionen zu verbessern und die Produktion nützlicher Verbindungen wie neuer Medikamente zu ermöglichen.

Ehrenreich wies darauf hin, dass die synthetische Genomik, ein Zweig der synthetischen Biologie, bei dem es um die Synthese ganzer Chromosomen oder Genome geht, traditionell auf der Konstruktion dieser Komponenten aus chemisch synthetisierten DNA-Segmenten beruht, ein Prozess, der sowohl arbeitsintensiv als auch teuer ist.

CREATiNG bietet, wie Agilent-Postdoktorand Alessandro Coradini, der Erstautor der Studie, erläutert, einen neuen Ansatz, indem es natürliche DNA-Segmente für den Zusammenbau ganzer Chromosomen nutzt. Diese Methode demokratisiert die fortgeschrittene Genforschung, senkt sowohl Kosten als auch technische Hürden und ermöglicht neue wissenschaftliche und medizinische Durchbrüche.

Mögliche Anwendungen von CREATiNG

Besonders hervorzuheben sind die Auswirkungen von CREATiNG in der Biotechnologie und Medizin. Dies könnte zu einer effizienteren Produktion von Pharmazeutika und Biokraftstoffen, Fortschritten bei Zelltherapien für Krankheiten wie Krebs und neuen Methoden zur biologischen Sanierung der Umwelt führen, beispielsweise zur Schaffung schadstoffverzehrender Bakterien.

Die Technik ist auch vielversprechend für Anwendungen in der Weltraumforschung und ermöglicht möglicherweise die Entwicklung von Mikroorganismen oder Pflanzen, die für das Leben in Raumstationen oder bei ausgedehnten Weltraummissionen geeignet sind. Allerdings weisen die Forscher darauf hin, dass diese Anwendung in Zukunft erhebliche Forschungsarbeiten erfordern würde.

Ein wichtiges Ergebnis der Studie ist die Beobachtung, dass die Neuanordnung von Chromosomensegmenten in Hefen deren Wachstumsraten erheblich beeinflussen kann, wobei einige Modifikationen zu einer Steigerung oder Abnahme des Wachstums von bis zu 68% führen können. Dies unterstreicht den erheblichen Einfluss der genetischen Struktur auf biologische Funktionen und eröffnet neue Wege für die Forschung auf diesem Gebiet.

Die Studie mit dem Titel „Building synthetische Chromosomen aus natürlicher DNA“ wird in Nature Communications mit einem DOI von 10.1038/s41467-023-44112-2 veröffentlicht.

Zum Forschungsteam gehören Ian Ehrenreich, Alessandro Coradini, Christopher Ne Ville, Zachary Krieger, Joshua Roemer, Cara Hull, Shawn Yang und Daniel Lusk vom USC Dornsife. Es wurde durch das Stipendium 2124400 der National Science Foundation, das Stipendium R35GM130381 der National Institutes of Health und ein Agilent Postdoctoral Fellowship finanziert.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Revolution der Synthetischen Biologie

Was ist die am USC Dornsife entwickelte CREATiNG-Methode?

CREATiNG ist eine bahnbrechende Technik, die von Forschern des USC Dornsife College of Letters, Arts and Science entwickelt wurde. Es stellt einen großen Fortschritt in der synthetischen Biologie dar und ermöglicht die einfachere und kostengünstigere Konstruktion synthetischer Chromosomen aus Hefe-DNA. Diese Methode hat das Potenzial, verschiedene Bereiche, darunter Medizin, Biotechnologie und Weltraumforschung, erheblich voranzutreiben.

Wie verbessert die CREATiNG-Methode den Aufbau synthetischer Chromosomen?

CREATiNG vereinfacht den Prozess der Konstruktion synthetischer Chromosomen durch das Klonen und Wiederzusammensetzen natürlicher DNA-Segmente aus Hefe. Dies ermöglicht die Schaffung synthetischer Chromosomen, die ihre natürlichen Gegenstücke in Zellen ersetzen können. Die Technik ermöglicht die Kombination von Chromosomen verschiedener Hefestämme und -arten, die Änderung von Chromosomenstrukturen und die gleichzeitige Löschung mehrerer Gene, was sie zu einer erheblichen Verbesserung gegenüber aktuellen Technologien macht.

Welche Einsatzmöglichkeiten bietet die CREATiNG-Methode?

Die CREATiNG-Methode bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in mehreren Bereichen. In der Medizin und Biotechnologie könnte es zu einer effizienteren Produktion von Arzneimitteln und Biokraftstoffen führen und die Entwicklung von Zelltherapien für Krankheiten wie Krebs unterstützen. In der Umweltwissenschaft könnte es die Bildung von Bakterien ermöglichen, die Schadstoffe verbrauchen. Darüber hinaus ist es vielversprechend für die Erforschung des Weltraums und könnte möglicherweise zur Entwicklung von Mikroorganismen oder Pflanzen beitragen, die im Weltraum überleben könnten.

Welche Auswirkungen haben die Ergebnisse der CREATiNG-Methode auf die Wachstumsraten von Hefen?

Die Studie ergab, dass die Neuanordnung von Chromosomensegmenten in Hefen mithilfe der CREATiNG-Methode deren Wachstumsraten erheblich verändern kann, wobei einige Modifikationen zu einem bis zu 68% schnelleren oder langsameren Wachstum führen. Diese Entdeckung unterstreicht den tiefgreifenden Einfluss, den die genetische Struktur auf die biologische Funktion haben kann, und eröffnet neue Forschungswege zur weiteren Erforschung dieser Zusammenhänge.

Wer war an der CREATiNG-Methodenforschung beteiligt und wie wurde sie finanziert?

Zum Forschungsteam für die CREATiNG-Methode gehörten Ian Ehrenreich, Alessandro Coradini, Christopher Ne Ville, Zachary Krieger, Joshua Roemer, Cara Hull, Shawn Yang und Daniel Lusk, alle Mitarbeiter des USC Dornsife. Die Studie wurde durch ein Stipendium der National Science Foundation, eines National Institutes of Health und ein Agilent Postdoctoral Fellowship unterstützt.

Mehr über die Revolution der Synthetischen Biologie

  • USC Dornsife College für Literatur, Kunst und Wissenschaft
  • Zeitschrift für Naturkommunikation
  • Nationale Wissenschaftsstiftung
  • Zuschüsse der National Institutes of Health
  • Agilent Postdoktorandenstipendienprogramm

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5 Kommentare

Liz O Dezember 20, 2023 - 12:32 pm

Ich habe davon in einem Podcast gehört, der Teil über die Erforschung des Weltraums hat mich begeistert. Verwenden Sie dies für lange Weltraummissionen? das ist wild.

Antwort
SaraL Dezember 20, 2023 - 3:38 pm

Ich stimme voll und ganz zu, es ist erstaunlich, wie sie Hefe-DNA verwenden, um neue Chromosomen herzustellen, das ist, als würde ein Science-Fiction-Zeug Wirklichkeit werden.

Antwort
Mark T Dezember 20, 2023 - 10:40 pm

Ich habe darüber in einem anderen Artikel gelesen, das Potenzial für Medizin und Biotechnologie ist einfach umwerfend. Stellen Sie sich vor, welche Art von Behandlungen wir in Zukunft sehen könnten.

Antwort
Jake M Dezember 20, 2023 - 11:36 pm

Wow, das ist riesig für die Wissenschaft, oder? Die synthetische Biologie ist wirklich auf dem Vormarsch, und die USC ist mit dieser CREATiNG-Sache ganz vorne dabei.

Antwort
Rajesh K Dezember 21, 2023 - 7:11 am

Ist es nicht riskant, so mit Chromosomen und Genen herumzuspielen? Ich meine, es klingt großartig, aber wie sieht es mit der ethischen Seite aus? nur ein Gedanke…

Antwort

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