Ученые из пяти институтов Сибирского отделения РАН (СО РАН) создали прототип микрочипового синтезатора, способного синтезировать в рамках одного эксперимента 12 тыс. олигонуклеотидов.
Это прорывное достижение, важное для областей диагностики, синтетической биологии и персонализированной медицины. Особенно учитывая, что РФ всего одна компания выпускает синтезатор, который может получать 8 или 96 олигонуклеотидов.
Олигонуклеотиды представляют собой короткие синтетические фрагменты ДНК и РНК, на основе которых возможно создание диагностических систем, терапевтических ген-направленных препаратов и разработка искусственных биологических систем с заданными характеристиками.
Новый синтезатор отличается от традиционных устройств своей реакционной камерой и системой управления синтезом. В его конструкции используется плата с 800 тыс. управляемых микрозеркал, каждое из которых способно отразить ультрафиолет на подложку, где и происходит синтез с применением фотолитографии.
Компьютер, управляющий процессом синтеза, формирует виртуальные фотомаски, которые используются для освещения определенных участков стеклянной пластины. Там, где происходит облучение светом, происходит прикрепление нуклеотида. Этот цикл наращивания олигонуклеотидной цепи повторяется.
На сегодняшний день для выполнения методики нового секвенирования требуется сотни тысяч и миллионы олигонуклеотидов для выявления различных патогенов. Для выделения мишеней известных вирусов необходимы миллионы олигонуклеотидов. Ученые отмечают, что использование традиционных синтезаторов в этом случае крайне сложно и времязатратно. Например, для создания искусственного генома человека, состоящего из 3 миллиардов пар нуклеотидов на обычном 96-луночном синтезаторе, потребовалось бы 1,3 тысячи лет при круглосуточной работе.
Большое количество олигонуклеотидов также необходимо для разработки персонализированных медикаментов и в области синтетической биологии, которая означает создание искусственной жизни с заранее заданными характеристиками через конструирование геномов. Для этого также требуется создание обширных библиотек конструкционных элементов.
Фото: Joshua Sortino / Unsplash.com
