Создан первый в России прибор, синтезирующий тысячи фрагментов ДНК

Это примерно в 125 раз больше существующих устройств, позволяющих получать 8 или 96 олигонуклеотидов.

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 – олигонуклеотидов. Они необходимы для диагностики, синтетической биологии и персонализированной медицины. Традиционный синтезатор позволяет получать 8 или 96 олигонуклеотидов.

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. Ученым же удалось синтезировать 12 тыс. олигонуклеотидов. В данный момент ученые работают над возможностью получать одновременно сотни тысяч фрагментов ДНК.

Реакционная камера устройства и его и система управления синтезом отличаются от традиционного синтезатора. В новой разработке используется плата из 800 тыс. управляемых микрозеркал, каждое из которых может отразить ультрафиолет на подложку, где идет синтез.

В ходе синтеза используется процесс, который называется 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.

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.

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.

Также большое количество олигонуклеотидов необходимо для создания персонализированных лекарственных препаратов и для задач синтетической биологии. Синтетическая биология заключается в конструировании искусственной жизни с заранее заданными свойствами путем конструирования их геномов. Для этого также нужно создавать большие библиотеки элементов конструирования.

Источник: nauka.tass.ru