Ученые пяти институтов Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) разработали макет микрочипового синтезатора, который способен синтезировать в одном эксперименте 12 тыс. коротких фрагментов ДНК и РНК — олигонуклетидов, необходимых для диагностики, синтетической биологии и персонализированной медицины. Традиционный синтезатор позволяет получать 8 или 96 олигонуклеотидов, рассказал ТАСС ведущий научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Александр Синяков.
Олигонуклеотиды — короткие синтетические фрагменты ДНК и РНК, на основе которых можно создавать диагностические системы, терапевтические ген-направленные препараты и конструировать искусственные биологические системы с заданными свойствами. Работа выполнена сотрудниками ИХБФМ СО РАН, Новосибирским институтом органической химии им. Н. Н. Ворожцова, Международным томографическим центром, Институтом физики полупроводников им. А. В. Ржанова и Институтом автоматики и электрометрии СО РАН.
"В России есть одна фирма, которая выпускает синтезаторы, которые синтезируют одновременно 8 олигонуклеотидов либо 96. <…> Нам удалось синтезировать 12 тыс. олигонуклеотидов", — сказал Синяков, добавив, что в данный момент ученые работают над возможностью получать одновременно сотни тысяч фрагментов ДНК.
Реакционная камера и система управления синтезом разработанного устройства отличается от традиционного синтезатора, она использует плату из 800 тыс. управляемых микрозеркал, каждое их которых может отразить ультрафиолет на подложку, где идет синтез.
По данным издания "Наука в Сибири", в ходе синтеза используется процесс, который называется в физике фотолитография — поверхность пластины освещается с помощью ультрафиолета. Компьютер, управляющий процессом синтеза, генерирует виртуальные фотомаски, с помощью которых засвечиваются определенные фрагменты стеклянной пластины. В том месте, куда падает свет, происходит пришивка нуклеотида. Дальше этот цикл наращивания олигонуклеотидной цепи повторяется.
О применении олигонуклеотидов
"В настоящее время нужны сотни тысяч и миллионы олигонуклеотидов для определения разного рода патогенов так называемой методикой нового секвенирования. Для того, чтобы выделить мишени известных вирусов, нужны миллионы олигонуклеотидов. Если делать на традиционных синтезаторах — это очень долго и дорого", — сказал Синяков.
Для создания искусственного генома человека, состоящего из 3 млрд пар нуклеотидов на традиционном 96-луночном синтезаторе, потребовалось бы работать в три смены в течение 1,3 тыс. лет, привел пример ученый.
Также большое количество олигонуклеотидов необходимо для создания персонализированных лекарственных препаратов и для задач синтетической биологии. "Конструирование искусственной жизни — это новая наука, которая называется синтетическая биология, которая заключается в конструировании искусственной жизни с заранее заданными свойствами путем конструирования их геномов", — пояснил он, добавив, что для этого также нужно создавать большие библиотеки элементов конструирования.
