“DNA 3D打印機”讓科學家找到可按需創建DNA序列的新方法
時間：2018-06-23 10:31 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
加利福尼亞大學伯克利分校（加州大學伯克利分校）的科學家們發明了一種按需創建DNA序列的新方法。它不需要使用有毒化學物質，并且比迄今世界各地實驗室使用的常規DNA合成技術更準確。新方法可以在夜間合成基因 - 它可以產生比人工制造的DNA鏈長十倍的DNA鏈。科學家們表示，它可能導致研究實驗室的“DNA 3D打印機”，其工作方式與許多現代化研討會中的3D打印機一樣。
加州大學伯克利分校的研究生Dan Arlow說：“如果你是一名機械工程師，在你的商店里有一臺3D打印機真的很棒，它可以在一夜之間打印出一部分，所以你可以在第二天早上進行測試。如果你是研究人員或生物工程師，而且你有一種簡化DNA合成的工具，那么'DNA打印機'，你可以更快地測試你的想法，并嘗試更多的新想法。”
隨著公司訂購定制基因，合成DNA是一項日益增長的業務，因此他們可以在微生物大桶中生產生物藥物，工業酶或有用的化學物質。世界各地的實驗室購買合成基因插入植物或動物或嘗試新的基于CRISPR的疾病治療。一些科學家甚至提出將信息存儲在DNA中，因為一克DNA在理論上可以存儲相當于5000萬張DVD，而且可以穩定數百年。然而，這意味著合成的DNA鏈比目前在生物技術行業使用的DNA鏈數量大得多。
然而，目前的DNA合成使用1981年開發的基于有機化學方法學的技術來生產長約200個堿基的所謂寡核苷酸，因為隨著長度增加，該過程中不可避免的錯誤導致正確序列的產量低。要裝配一個小基因，科學家們必須逐段合成它，大約200個堿基長，然后將它們縫合在一起。這種技術非常耗時，非常昂貴，而且不完全精確。
Ard的同事Sebastian Palluk說，TdT在加入所有四種DNA核苷酸方面效果同樣好，沒有副作用，可能會導致產生的分子結塊，而且速度非常快，每分鐘延伸DNA約200個堿基。事實上，伯克利的研究人員在他們的第一個試驗中表明，他們更快，更簡單的技術在當前技術的每一步合成中幾乎都是精確的。
“當我們使用NGS分析產品時，我們能夠確定大約80％的分子具有期望的10堿基序列，”Arlow說。 “這意味著，平均每個步驟的產量約為98％，我們希望達到99.9％全長DNA。一旦它們達到99.9％的保真度，他們可以一次性合成一個1000個堿基長的分子，產率超過35％，這對于目前的化學合成技術是完全不可能的。“Palluk說。
加州大學伯克利分校的研究生Dan Arlow說：“如果你是一名機械工程師，在你的商店里有一臺3D打印機真的很棒，它可以在一夜之間打印出一部分，所以你可以在第二天早上進行測試。如果你是研究人員或生物工程師，而且你有一種簡化DNA合成的工具，那么'DNA打印機'，你可以更快地測試你的想法，并嘗試更多的新想法。”
隨著公司訂購定制基因，合成DNA是一項日益增長的業務，因此他們可以在微生物大桶中生產生物藥物，工業酶或有用的化學物質。世界各地的實驗室購買合成基因插入植物或動物或嘗試新的基于CRISPR的疾病治療。一些科學家甚至提出將信息存儲在DNA中，因為一克DNA在理論上可以存儲相當于5000萬張DVD，而且可以穩定數百年。然而，這意味著合成的DNA鏈比目前在生物技術行業使用的DNA鏈數量大得多。
然而，目前的DNA合成使用1981年開發的基于有機化學方法學的技術來生產長約200個堿基的所謂寡核苷酸，因為隨著長度增加，該過程中不可避免的錯誤導致正確序列的產量低。要裝配一個小基因，科學家們必須逐段合成它，大約200個堿基長，然后將它們縫合在一起。這種技術非常耗時，非常昂貴，而且不完全精確。
聯合生物能源研究所的Sebastian Palluk和Daniel Arlow是勞倫斯伯克利國家實驗室的一員
新的“DNA 3D打印機”方法基于在免疫系統的細胞中發現的DNA合成酶和TdT（脫氧核苷酸轉移酶末端），其天然能夠將核苷酸添加到水中的現有DNA分子，其中DNA是最穩定。與其他酶不同，TdT不依賴于現有的DNA模板進行復制。相反，它會將核苷酸隨機添加到制備用于免疫系統的抗體的基因中。Ard的同事Sebastian Palluk說，TdT在加入所有四種DNA核苷酸方面效果同樣好，沒有副作用，可能會導致產生的分子結塊，而且速度非常快，每分鐘延伸DNA約200個堿基。事實上，伯克利的研究人員在他們的第一個試驗中表明，他們更快，更簡單的技術在當前技術的每一步合成中幾乎都是精確的。
“當我們使用NGS分析產品時，我們能夠確定大約80％的分子具有期望的10堿基序列，”Arlow說。 “這意味著，平均每個步驟的產量約為98％，我們希望達到99.9％全長DNA。一旦它們達到99.9％的保真度，他們可以一次性合成一個1000個堿基長的分子，產率超過35％，這對于目前的化學合成技術是完全不可能的。“Palluk說。
這種新方法旨在加速多領域的研究，使生物工程人員更容易更快找出如何生物制造有用產品。它可能是合成生物學發展的一個進步，合成生物學是一個為實際目的而研究人造微生物的創造的分支。
中國3D打印網譯自：3ders.org
(責任編輯：admin)
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