Cloud 'DNA Printing', Bagian 3

Cloud 'DNA Printing', Bagian 3


Pencetakan DNA telah memunculkan "printer DNA" pertama di dunia di pasaran, klaim yang diajukan oleh para pembuat produk. Sistem BioXp 3200 tersedia dari SGI-DNA, sebuah divisi dari Synthetic Genomics, sebuah perusahaan bioteknologi San Diego.

Sistem BioXp 3200 adalah assembler dan synthesizer DNA / RNA yang terbuat dari baja, kaca, plastik, kawat berinsulasi, instrumen laboratorium, dan mikroprosesor. Sistem ini seukuran printer laser jaringan kantor bisnis, tetapi alih-alih mengeluarkan hard copy yang dicetak, perangkat ini menyalin gen dan menghasilkan protein.

BioXp 3200 adalah stasiun kerja genomik pribadi otomatis yang dirancang untuk para peneliti dengan aplikasi dalam biologi sintetis, termasuk produksi protein, pembuatan pustaka antibodi, dan rekayasa sel, menurut produsennya.

Dengan modul perakitan dan kloningnya, sistem BioXp dapat menghasilkan fragmen DNA linier dari kumpulan nukleotida dan reagen "oligo" (fragmen pendek) yang dirancang khusus (zat aktif biologis), dan dapat mengirimkan DNA hasil kloning dari urutan DNA khusus di lari semalam.

Proses ini memanfaatkan Gibson Assembly, metode kloning molekuler standar industri yang memungkinkan penggabungan beberapa fragmen DNA dalam satu reaksi isotermal (suhu konstan).

Sistem ini bersifat cybergenomic dan cyberproteomic - setiap unit BioXp dilengkapi dengan komputer terpasang yang terhubung ke Internet. Proses dimulai dengan urutan data yang ditransmisikan secara elektronik dari mana saja di dunia.

Pelanggan SGI-DNA mulai dengan menempatkan pesanan mereka dan mengunggah urutan mereka ke SGI. SGI akan membuat dan mengirimkan kit khusus kepada pelanggan yang, begitu mereka menerima kit, memuat geladak dan menutup instrumen.

Kamera onboard membaca kode batang pada paket reagen dan menarik protokol yang dioptimalkan yang sesuai dari cloud. Perakitan DNA dimulai, dan berjalan biasanya memakan waktu antara 12 dan 17 jam, tergantung pada sifat tepat dari konstruksi yang disintesis - segmen asam nukleat (DNA) yang dibangun secara artifisial yang akan ditransplantasikan ke jaringan target atau sel untuk produksi protein.

Dandelion Synthetic Rubber - OSU

Dunia modern menggunakan karet alam, komoditas yang sangat diperlukan dalam pasokan yang lebih pendek.
Sekitar 70 persen lateks karet alam digunakan untuk ban kendaraan yang melilit roda mobil, truk dan sepeda, menurut Majalah Karet Dunia. Produk lain yang terbuat dari karet alam termasuk kasur, kondom, sol sepatu, botol air panas, balon, sepatu karet dan cincin segel. Karet alam dapat diganti dengan karet sintetis untuk beberapa aplikasi, tetapi ban pesawat terbang, misalnya, akan meledak saat mendarat jika terbuat dari bahan sintetis.

Sumber komersial utama getah karet alam adalah pohon karet ParĂ¡ (Hevea brasiliensis), anggota keluarga spurge, Euphorbiaceae. Spesies ini lebih disukai karena tumbuh dengan baik di bawah budidaya. Pohon yang dikelola dengan baik merespons luka dengan memproduksi lebih banyak lateks selama beberapa tahun.

Meskipun pohon karet adalah tanaman asli Amerika Selatan, hanya 3 persen dari produksi karet alam global terjadi di seluruh Amerika Utara, Tengah dan Selatan pada 2016. Mayoritas karet alam diproduksi di Asia.
Namun, kekurangan karet alam global sedang menjulang. Konsumsi karet alam dunia tumbuh 5,2 persen dalam tujuh bulan pertama tahun 2018, dibandingkan dengan pertumbuhan 3,7 persen dalam pasokan karet alam dunia, menurut Asosiasi Negara Penghasil Karet Alam (ANRPC).

Produksi karet alam telah terkena dampak negatif tidak hanya oleh harga pasar siklus, tetapi juga oleh kondisi lingkungan seperti perubahan iklim, yang mengarah pada banjir dan kekeringan, hama dan penyakit tanaman, dan deforestasi. Hutan hujan ditebang pada tingkat yang mengkhawatirkan untuk menyediakan areal perkebunan untuk menanam pohon karet.
Alternatif untuk karet alam yang tahan lama dan andal sedang dicari, dan salah satu solusinya adalah dandelion.

Bahan Bio-Emergent OSU

Katrina Cornish adalah ketua yang diberkahi dan sarjana Ohio dalam bahan bio-emergent di Pusat Penelitian dan Pengembangan Pertanian Ohio State University (0ARDC) di Wooster, Ohio.

Cornish mengepalai Lab Cornish, di mana pekerjaan pemuliaan dan pengembangan telah dilakukan di Taraxacum kok-saghyzis, atau TK, sebuah spesies dandelion yang berasal dari Kazakhstan di stepa Rusia. TK adalah pabrik yang terkenal karena produksinya dari karet berkualitas tinggi. Lateks yang diproduksi di akar tanaman memiliki sifat yang sangat mirip dengan lateks karet Hevea.

Laboratorium melakukan manipulasi langsung gen tanaman dengan teknik rekayasa genetika baru, menggunakan printer DNA SGI-DNA BioXp 3200 untuk penyisipan dan pengeditan gen.
Dalam sebuah studi Februari 2018, Cornish dan rekan-rekan OSU menggambarkan potensi hibridisasi antara TK dan dandelion umum Taraxacum officinale, atau TO, yang membutuhkan penggunaan teknologi DNA rekombinan.

Laboratorium Cornish telah bermitra secara eksklusif dengan American Sustainable Rubber (ASR) untuk mengembangkan kultivar hibrida dari dandelion TK yang direkayasa secara genetika untuk ditanam di dalam ruangan sepanjang tahun di dalam negeri, dengan memanfaatkan pertanian komersial yang dikontrol secara hidroponik vertikal (nutrisi cair) lingkungan yang terkontrol teknologi.

Tujuan dari penelitian bersama laboratorium dengan ASR pada dandelion TK adalah untuk mencapai peningkatan kandungan karet alam dari tingkat saat ini kurang dari 10 persen menjadi lebih dari 20 persen dalam massa akar dandelion kering, secara efektif mengurangi ukuran yang diperlukan dan dimuka. investasi modal dan biaya operasional tahunan dari fasilitas produksi skala komersial lebih dari 50 persen, sementara secara bersamaan meningkatkan efisiensi dan profitabilitas produksi tahunan.

"Setelah kami memahami hambatan peraturan yang membatasi jumlah karet yang dihasilkan oleh dandelion karet saya, kami mungkin dapat menggunakan teknologi ini untuk membukanya dan meningkatkan hasil karet sambil tetap menghasilkan tanaman yang sehat," kata Cornish kepada TechNewsWorld.

Vaksin Selada

Influenza, penyakit virus yang ditularkan dari orang ke orang melalui kontak dengan tetesan pernapasan, biasanya dirawat sebelum infeksi dengan vaksin yang digunakan sebagai langkah pencegahan untuk memberikan kekebalan terhadap virus flu.
Seperti semua organisme pembawa penyakit, virus flu menghasilkan antigen - partikel asing, biasanya protein, yang mampu menghasilkan imunogenisitas dalam tubuh - respons sistem kekebalan.

Respons imunogenik tubuh terdiri dari antibodi spesifik yang dihasilkan oleh sel-sel plasma sebagai akibat dari paparan bagian antigen yang tepat yang disebut "penentu antigenik," atau "epitop." Bagian antigen spesifik yang kecil ini dikenali oleh elemen sistem kekebalan, terutama antibodi - protein darah yang dihasilkan sebagai respons terhadap dan menangkal antigen tertentu.

Antigen tunggal biasanya menampilkan beberapa epitop yang berbeda. Wilayah pada antibodi yang mengenali epitop tertentu disebut "paratope" yang sesuai. Paratop antibodi cocok dengan dan terikat pada epitop antigen spesifik.
Di masa lalu, Badan Pengawasan Obat dan Makanan AS (FDA) mengharuskan vaksin flu dikembangkan menggunakan telur ayam yang dibuahi sebagai inang untuk menumbuhkan virus influenza. Tidak lagi demikian.

Satu teknologi pasca telur untuk vaksin flu yang disetujui untuk digunakan di pasar A.S. pada tahun 2013 melibatkan penggunaan teknologi protein rekombinan. Metode produksi vaksin rDNA ini tidak menggunakan telur ayam sama sekali dalam prosesnya. Sebagai gantinya, produsen mengisolasi gen tertentu (gen hemagglutinin "HA" atau neuraminidase "NA") dari virus vaksin yang direkomendasikan secara alami, atau "tipe liar,".

Flublok dari Sanofi Pasteur, disetujui oleh FDA untuk digunakan pada orang yang berusia 18 tahun ke atas, adalah vaksin yang mengandung protein rekombinan yang diindikasikan untuk imunisasi aktif terhadap penyakit yang disebabkan oleh subtipe virus influenza A dan virus influenza tipe B yang terkandung dalam vaksin.

Flublok dibuat dengan mengambil informasi genetik dari satu protein virus HA HA dan memasukkannya ke dalam sel yang dikultur yang ditanam dalam tangki stainless steel.
Vaksin virus juga dapat dibuat dari tanaman, atau "biofarmed."
Teknologi rekayasa genetika tanaman didirikan beberapa dekade yang lalu, tetapi sekarang obat-obatan dan vaksin biofarmed sudah mendekati komersialisasi.

Genomika tanaman adalah bagian dari biologi molekuler yang bekerja dengan struktur, fungsi, evolusi, dan pemetaan genom pada tanaman. Meskipun tanaman lebih sulit untuk dikerjakan dibandingkan dengan bakteri, insersi gen dapat dibuat menjadi sel tanaman tunggal, dan sel kemudian dapat dibudidayakan untuk membentuk tanaman dewasa.

Metode utama untuk memasukkan gen ke dalam sel tanaman adalah melalui penggunaan plasmid, mereplikasi segmen DNA bakteri di luar kromosom sel.
Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah direkayasa secara genetik, suatu pendekatan pemuliaan yang menggunakan teknik DNA rekombinan untuk menciptakan tanaman dengan karakteristik baru. Mereka diidentifikasi sebagai kelas organisme hasil rekayasa genetika (GMO).

Selada (Lactuca sativa L.) adalah sayuran berdaun global yang penting yang telah digunakan dalam penelitian tentang ekspresi stabil dari transgen. Penelitian transgenik selada yang dilakukan sejauh ini difokuskan terutama pada peningkatan nilai gizi dan fisiologis selada.

Sekarang selada telah bergabung dengan tanaman seperti tembakau dan kentang, yang biasa digunakan sebagai bioreaktor yang memproduksi protein farmasi dan vaksin.
Dalam proses teknologi protein rekombinan, gen HA atau NA dikombinasikan dengan bagian-bagian dari virus lain yang tumbuh dengan baik dalam sel selada sebagai inang untuk pengenalan gen. Ini dicapai secara in vitro di laboratorium dengan menggunakan kultur jaringan sel batang tanaman untuk menghasilkan protein yang diinginkan.

Vaksin yang berasal dari metode virus rekombinan ini mengandung agen yang menyerupai antigen mikroorganisme penyebab penyakit dan seringkali dibuat dari bentuk virus yang dilemahkan atau terbunuh, racunnya, atau salah satu protein permukaannya. Daun selada yang membawa bahan vaksin biologis kemudian dibekukan dan diolah menjadi kapsul yang mengandung bubuk daun selada yang sarat dengan vaksin.

Organic Genomics Inc.

Organic Genomics Inc. (OGI) yang berbasis di Ohio telah mengajukan proposal untuk memanfaatkan sistem SGI-DNA BioXp 3200 kepada Tantangan Grand Pengembangan Vaksin Influenza Universal, sebuah program yang didukung oleh Bill & Melinda Gates Foundation dan Google Larry Page.

Gates Foundation dan Page telah menawarkan dana hingga US $ 12 juta sebagai bagian dari inisiatif 2018 untuk mendukung pengembangan vaksin influenza universal. Program ini berupaya mendanai konsep-konsep baru yang mengurangi jumlah kematian global akibat flu dan secara substansial mengurangi ancaman pandemik global yang persisten.

DNA, melalui RNA, mengkode urutan asam amino dalam rantai polipeptida yang membentuk protein. Peptida adalah senyawa yang terdiri dari dua atau lebih asam amino.
Vaksin peptida adalah alternatif yang menarik daripada vaksin konvensional, karena mereka bergantung pada penggunaan fragmen peptida pendek untuk merekayasa induksi respon imun yang sangat bertarget, akibatnya menghindari reaksi alergi dan efek samping lainnya (mis. Demam).
Peptida yang digunakan dalam vaksin ini adalah 20-30 sekuens asam amino yang disintesis untuk membentuk molekul peptida imunogenik yang mewakili epitop spesifik pada antigen target.

OGI telah mengambil pendekatan baru untuk memerangi influenza dengan "vaksin peptida multi-valen" yang diciptakan oleh rekayasa selada yang ditanam secara hidroponik untuk menghasilkan respon kekebalan yang lebih besar. Peptida-peptida ini direkayasa secara genetik untuk menargetkan semua berbagai 18 antigen virus HA dan 11 NA dan epitopnya yang membentuk semua sub-jenis influenza.

Vaksin yang dikembangkan oleh OGI dirancang untuk konsumsi oral dan dapat didistribusikan sebagai kapsul yang terdiri dari bubuk nabati yang tertutup dalam wadah kapsul gelatin yang dapat larut.
"Kami menggunakan modul SGI BioXp 3200 untuk mencetak vektor khusus - agen pengangkut - yang kami sintesiskan ke sel batang tanaman selada yang dapat dikultur menjadi tanaman matang yang menunjukkan kemampuan untuk memproduksi vaksin secara biologis," jelas Timothy Madden, CEO OGI.

"Setiap kepala selada berfungsi sebagai bioreaktor organik tersendiri di mana produksi senyawa farmasi berlangsung," katanya kepada TechNewsWorld.
Fasilitas produksi skala komersial dapat menghasilkan jutaan dosis vaksin tertentu setiap tahun dengan biaya yang bersaing dengan metode produksi vaksin saat ini, menurut Madden, dan vaksin bubuk selada yang dienkapsulasi dapat kering disimpan pada suhu kamar, menjadikannya ideal untuk pengiriman dan digunakan dalam negara berkembang untuk tujuan kemanusiaan.

SGI DBC

Pada Mei 2017, Synthetic Genomics, Inc. (SGI) mengumumkan pengembangan dan pengoperasian prototipe Digital-to-Biological Converter (DBC) yang menghasilkan senyawa biologis sesuai permintaan tanpa campur tangan manusia.
DBC mengintegrasikan banyak alat biologi sintetik yang dikembangkan oleh Synthetic Genomics untuk membuat DNA sintetis kompleks, semuanya dalam satu unit yang sepenuhnya otomatis.

Salah satu bagian utama dalam DBC adalah BioXP 3200 - assembler DNA sintetis perusahaan yang sudah dipasarkan di seluruh dunia kepada para peneliti yang menggunakannya untuk membuat sampel DNA sintetis. Sisa elemen dalam DBC menerima dan memproses informasi.
"Seperti mesin faks, konverter biologis digital kami adalah instrumen yang dirancang untuk menerima instruksi digital - dalam hal ini, kode DNA - dan mengumpulkan bahan 'genetik' untuk produksi obat," kata Dan Gibson, Ph.D., wakil presiden, teknologi DNA, di SGI.

Gibson menumpahkan manik-manik (pun intended) pada bagaimana konsep "transportasi biologis" -nya bekerja dalam TED 2018-nya berbicara tentang "Bagaimana membangun DNA sintetis dan mengirimkannya ke Internet."
"Kami bekerja untuk mengurangi ukuran DBC saat ini sehingga suatu hari rumah sakit di seluruh dunia dapat dengan mudah 'mencetak' obat-obatan yang dipersonalisasi untuk setiap pasien mereka, dengan cara yang sama dokter dapat dengan mudah dan rutin mengambil darah atau melakukan rontgen, "Gibson memberi tahu TechNewsWorld.

Perangkat DBC menerima representasi digital dari DNA melalui Internet dan merekonstruksi mereka di tempat menggunakan empat basa nukleotida nitrogen kimia yang ditemukan dalam DNA - adenin, sitosin, guanin dan timin - blok pembangun kehidupan DNA yang berasal dari sumber fosforamidit.
Sama seperti printer, DBC membutuhkan kaset, tetapi alih-alih mengandung tinta berwarna, sistem ini menggunakan botol bahan kimia yang mengandung DNA sintetis untuk digunakan dalam pencetakan DNA protein.

(Sumber: TechNewsWorld)
Baca Juga
SHARE

Related Posts

Subscribe to get free updates

Posting Komentar