Haarspeldmethode om DNA-constructies te bouwen (afb: Harvard)
Wetenschappers in Zuid-Korea schijnen DNA gesynthetiseerd te hebben door uit te gaan van haarspeld-DNA en daarnaast alleen gebruik te maken van verschillende temperaturen.
Jarenlang is gedacht dat het maken van DNA-strengen uiterst ingewikkeld moest zijn. Onderzoekers van, onder meer, het Koreaanse onderzoeksinstituut KAIST zouden er in geslaagd zijn ’s werelds eerste fundamentele technologie te ontwikkelen die de synthese van een gewenste DNA-streng mogelijk maakt door gebruik te maken van temperaturen. Met behulp van deze technologie demonstreerden ze ook een ‘DNA-temperatuur-zwarte doos’ die temperatuurveranderingen tijdens het vervoer van het DNA-product registreert.
De groep onder leiding van Yeongjae Choi heeft in samenwerking met ATG Lifetech Inc en een onderzoeksteam onder leiding van Hansol Choi van de Ewha-vrouwenuniversiteit, hebben een technologie ontwikkeld die gewenste DNA-sequenties maakt door alleen de temperatuur te sturen.
Wetenschappers gebruiken op maat gemaakte DNA-strengen in verschillende biotechnologische toepassingen, zoals het diagnosticeren van ziekten, het ontwikkelen van nieuwe medicijnen en het creëren van micro-organismen met nieuwe functies. Tot nu toe moesten echter telkens wanneer een van de vier nucleotiden waaruit DNA bestaat (de ‘letters’ A, T, G en C) werd verbonden, herhaaldelijk chemische reagentia worden toegevoegd en uitgewassen. Als gevolg hiervan waren kostbare geautomatiseerde DNA-syntheseapparatuur en gespecialiseerde onderzoeksfaciliteiten onontkoombaar.
Om deze beperkingen te overwinnen ontwikkelde de onderzoekers ‘haarspeld-DNA’ dat alleen reageert bij specifieke temperaturen. Dit haarspeld-DNA is een bijzondere DNA-structuur die als een haarspeld gevouwen blijft en zich pas bij een bepaalde temperatuur ontvouwt. De onderzoekers plaatsten verschillende soorten haarspeld-DNA die bij verschillende temperaturen werken in één reageerbuis en slaagde erin stap voor stap het gewenste DNA te synthetiseren door alleen de temperatuur achtereenvolgens te veranderen.
Deze methode opent de weg voor het synthetiseren van DNA met alleen een algemeen apparaat voor temperatuurregeling, zonder de noodzaak van complexe reagensvervanging of grootschalige apparatuur.
Het idee is dat hiermee de kosten en tijd die nodig zijn om DNA te maken aanzienlijk zal verminderen, waardoor de toetredingsdrempels zullen worden verlaagd, niet alleen voor synthetische biologie en genetisch onderzoek, maar ook voor verschillende bio-industrieën zoals de ontwikkeling van geneesmiddelen en precisiegeneeskunde.
‘Zwarte doos’
Om de praktische toepasbaarheid van de technologie aan te tonen, maakten de onderzoekers een stroomloze ‘DNA-temperatuur-zwarte doos’. Dat apparaat wordt normaal gesproken in gevriesdroogde toestand bewaard en begint te werken zodra vlak voor gebruik een enkele druppel water wordt toegevoegd. Vervolgens registreert het automatisch – rechtstreeks in een DNA-sequentie – wanneer, hoe lang en in welke volgorde de temperatuur verandert tijdens het transport.
Bovendien verandert het apparaat bij blootstelling aan temperaturen boven een bepaald niveau van kleur, waardoor afwijkingen ter plekke visueel kunnen worden gecontroleerd. Het zal naar verwachting worden gebruikt voor de kwaliteitscontrole van producten waarvoor distributie via de koude keten belangrijk is, zoals vaccins, biofarmaceutica, celtherapieën en vers voedsel.
Bron: phys.org