DNK bilan ishlashning yangi usuli: Kumush nanoparticlelar inqilobi

DNK — murakkab "LEGO" o'yini

LEGO yig'ishni tasavvur qiling. Barcha qismlar bir-biriga osongina tutashadi. Endi shunday o'yinchoqnilang, unda qismlar juda kichkina va mo'rt tutqichlarga ega — ularning har biri aynan bir joyga tushishi kerak. Shu payt DNK muhandislari qanday ish qilishini tasavvur qila olasiz.

DNK — bu hujayraning "qo'llanmasi". U har qanday organizmaning barcha xususiyatlarini belgilaydi: ko'z rangi, kasalliklarga qarshi turg'unlik va boshqalar. Olimlar yangi genetik ketma-ketliklar yaratmoqchi bo'lsalar, DNKni aniq joylardan kesish va boshqa qismlar bilan birlashtirishlari kerak.

Lekin bu yerda muammo bor.

"Yopishqoq uchlari" masalasi

DNKni kesganda, ko'pincha "sticky ends" deb ataladigan osilgan uchlar paydo bo'ladi. Bular — kichik "tutqichlar" kabi narsalar. Ular DNK qismlarini bir-biriga topishga va tutashishga yordam beradi.

An'anaviy usul — maxsus fermentlar (restriction enzymes) yordamida kesish. Lekin muammo shundaki, bu fermentlar faqat ma'lum DNK ketma-ketliklarini taniydi. Va hosil bo'lgan tutqichlar juda qisqa bo'ladi. Qisqa tutqichlar — zaif bog'lanish va past samaradorlik.

Yapon olimlarining kashfiyoti

Yaponiyaning Nagoya universitetidan olimlar guruhi boshqacha yo'l ko'rib ko'rishga qaror qildi.

Ular 1990-yillarda kumush ionlari DNKni aniq joylardan kesishi mumkinligini bilishgan. Bu g'oya juda istiqbolli edi. Lekin sinovlar natijalari chalkash bo'ldi.

Kumush ionlari noto'g'ri joylarga yopishdi. Natijada DNK bir-biriga yopishdi va eritmadan cho'kdi. Faqat 14% DNK qayta olindi — bu amaliyot uchun butunlay yaroqsiz.

Keyin ajoyib fikr paydo bo'ldi: kumush ionlari o'rniga kumush nanopartikallar ishlatilsachi?

Kichik o'zgarishlar, katta natijalar

Nanopartikallar — bu shunchalik kichik zarrachalar ki, ularni oddiy ko'z bilan ko'rib bo'lmaydi.

Olimlar fikrlashdi: agar nanopartikallarni sentrifugalash yordamida aralashmadan ajratish mumkin bo'lsa, DNK qayta olish osonroq bo'ladi.

Lekin bu yetarli emas edi.

Nanopartikallar o'zi 70-95°C haroratda samarali kesishdi. Bu haroratda uzun DNK molekulalari zararlanishi mumkin — bu yaxshi emas.

Shunda olimlar kumush nanopartikallarini polietilen glikol (PEG) bilan qoplashga qaror qilishdi. PEG — bu kosmetika va dori vositalarida ishlatiladigan suvda eriydigan polimer. Bu qoplam nanopartikallarning barqarorligini oshirdi va eritmada tarqalishini yaxshiladi.

Natijalar ajoyib bo'ldi. PEG siz — 36%, PEG bilan — 92% samaradorlik. Va bu odatiy tanadagi haroratda (37°C) 31 soat davomida. Bundan ham yaxshiroq: 50°C haroratda faqat 1-2 soat ichida 91% samaradorlikka erishildi.

Qo'shimcha afzallik

Bu tadqiqotda meni ayniqsa narsa hayratda qoldirdi.

Kumush nanopartikalla usuli o'zi bilan tozalash tizimini olib keldi.

Qachonki olimlar ushbu usulni qo'llaganlarida, keraksiz DNK fragmentlari nanopartikallar yuzasiga yopishdi. Kerakli fragmentlar esa erkin suzib yurdi. Shu sababli ular 98% DNK qayta olishdi. Solishtiring: avvalgi usulda faqat 14% edi.

Bu kichik yaxshilash emas — bu inqilob.

Uzun tutqichlar — kuchli bog'lanishlar

An'anaviy usullar qisqa "yopishqoq uchlari" hosil qilishini eslaysizmi? Yangi texnika esa ancha uzun tutqichlar yaratadi — 8 va hatto 18 asosli uchlar.

Bu nega muhim?

Uzun tutqichlar — DNK qismlarini birlashtirganda kuchliroq va ishonchliroq bog'lanish.

Olimlar T4 DNK ligaza (DNK qismlarini tutashtiruvchi ferment) yordamida sinov o'tkazdilar. 18 asosli uchlar bilan — 44% samaradorlik. Oddiy 4 asosli uchlar bilan — atigi 8%. Besh barobar yaxshiroq natija!

Amaliyotda ham tekshirdilar. Ular yashil fluoressent oqsil (GFP) kodlaydigan DNK fragmentini yig'ishdi va inson hujayralariga kiritdilar. Hujayralar oqsilni muvaffaqiyatli ishlab chiqarishdi — bu DNK to'g'ri yig'ilganligini tasdiqladi.

Bu siz uchun nimani anglatadi

Keling, bu fan odatiy fan sohasidan chiqib, nega muhimligini ko'rsataman.

Olimlar bu texnologiya kelajakda quyidagi sohalarda yordam berishi mumkinligini aytishadi:

• Saraton vaktsinalari — yaxshilangan mRNA kutubxonalari tufayli
• Gen terapiyasi — irsiy kasalliklarni davolash uchun
• Sun'iy oqsil dorilari — turli tibbiy maqsadlar uchun
• Iqlimga chidamli ekinlar — aniqroq genom tahrirlash orqali

Bu fantastika emas — bu tadqiqot qaratayotgan yo'nalish.

Bosh tadqiqotchilardan biri, dotsent Masaxito Inagaki shunday dedi: "Bu texnologiya genom DNK sintezlashda foydali bo'ladi. Saraton vaktsinalari uchun mRNA kutubxonalari va gen terapiyasi kabi ko'plab imkoniyatlar mavjud."

Oldinda yo'l

Bu hali boshlang'ich tadqiqot bosqichi. Savollar bor.

Hozirgi usul ikkita DNK fragmentini birlashtirish uchun juda yaxshi ishlaydi. Lekin bir vaqtning o'zida bir nechta fragmentlarni yig'ish qiyin — bu olimlar hal qilayotgan keyingi muammo.

Shunday bo'lsa-da, olimlar eski kimyo kuzatuvini nanopartikallar texnologiyasi bilan birlashtirib, yaxshiroq davolash usullari yoki barqaror qishloq xo'jaligiga olib kelishi mumkin bo'lgan narsa yaratayotganlarini ko'rish qiziq.

Ba'zan eng katta yutuqlar eski muammolarni yangi ko'z bilan ko'rganda keladi — va bir oz kumush yaltiroqligi yordamida.