729
Біохіміки дедалі активніше використовують безклітинні системи експресії білків — набори молекулярних компонентів, які дозволяють синтезувати білки поза живою клітиною. Такий підхід радикально скорочує час між створенням генетичної конструкції та перевіркою результату й може прискорити розробку біосенсорів, вакцин та інших біомедичних продуктів.
Замість того щоб вирощувати бактерії або дріжджі, вчені беруть уже готовий набір молекулярних машин клітини — рибосоми, ферменти, фактори транскрипції та інші компоненти. Далі до суміші додають ДНК із потрібною інструкцією, і система виробляє білок без необхідності підтримувати життєдіяльність цілої клітини.
Тестування скорочується з тижнів до годин
Безклітинні платформи дозволяють перевіряти сотні й тисячі варіантів білків без внесення змін у геном живих організмів. За словами дослідників, цикл «спроєктувати — створити — протестувати — проаналізувати» можна скоротити з днів або тижнів до кількох годин.
Ще одна перевага полягає в тому, що система може виробляти речовини, токсичні для живих клітин. У звичайній біотехнології такий білок міг би вбити саму клітину-фабрику або зазнати небажаних змін під дією її ферментів.
Машинне навчання вже допомогло створити чутливіший сенсор свинцю
Команди Стенфордського та Північно-Західного університетів використали безклітинну систему разом із машинним навчанням для оптимізації білкового сенсора свинцю. Після кількох раундів тестування мутантних білків вони отримали варіант, який виявляє свинець у концентрації від 5,7 частини на мільярд і краще відрізняє його від цинку.
Головними проблемами залишаються ціна та обмежена тривалість роботи реакції. Реагенти для великих об’ємів можуть коштувати тисячі доларів, а система швидко витрачає енергетичні запаси. Водночас оптимізовані лізати кишкової палички вже дозволили знизити собівартість виробництва білка приблизно на 95%.
