Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Çekirdek sentetik biyoloji kiti hem biyolojik hem de mühendislik işlevlerinden oluşur: moleküler manipülasyon, derin veri analizi ve bilgisayar algoritmaları. Aşağıda, Nisan ayında Londra’da gerçekleşen SynBioBeta konferansında vurgulanan sadece birkaç yenilik var.

Biomax Bilişim Danışmanı John Sgouros, “Sentetik Biyoloji burada kalıyor” diyor. “Moleküllerin ve bütün mikroorganizmaların uyarlanması, ilaç endüstrisinde, çevresel biyoteknolojide ve endüstriyel materyallerde muazzam fırsatlar yaratıyor. Bununla birlikte, bu yenilikleri tetikleyen keşfi, genetik mühendisliği ve üretim süreçlerini optimize etmek büyük miktarda verinin sistematik analizine oldukça bağımlıdır.

Sgouros’a göre, veriler hızlı ve katlanarak, çoğunlukla yapılandırılmamış bir şekilde, iç ve dış veri tabanları arasında saklanıyor

“Biomax’in BioXM bilgi yönetimi platformu veri ile sistematik bir şekilde ilgileniyor: sayısallaştırmadan çeşitli içerik ve iş akışlarının anlamsal bütünleşmesine ve ileride en iyi yolu bulmak için sonuçlarının sistematik geri bildirimine kadar. Veri tabanı bütünleşmesi, kaynak, kodu yazmaya gerek kalmadan konfigürasyonla (diğer bir deyişle nokta-ve-tıkla) gerçekleştirilir- bu büyük bir avantaj”, diye devam ediyor Sgouros.

Son kullanıcıya BioXM platformu, belirli bir konuda biyomedikal bilginin grafiksel sunumunu sunar; bu (herhangi bir veri alanını) oklarla gösterilen, bağlantıları içeren ilişkileri tıklayarak keşfetmek kolaydır. Kullanıcı ara yüzünün altında yayınlanmış genetik ve biyokimyasal bilgilere, laboratuvar defterlerine, eczacılığa ait veri tabanlarına, elektronik sağlık kayıtlarına ve diğer kaynaklara ait yüz binlerce veri öğesinden oluşan geniş anlamıyla organize bir bilgi alanı bulunur.

Biomax’in tescilli algoritmaları aynı zamanda literatürden bilgi çıkarır ve son kullanıcıya, genler, biyomoleküller, ilaçlar vb. ile ilgili bilginin sistematik bir şekilde incelenmesini etkileşimli bir harita olarak sunar. BioXM uygulamasının güçlü bir örneği, kişisel tıpta olup komorbiditelere ve rehabilitasyona yanıt temelli kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) olan hastaları profillemektir. Hollanda’daki CIRO + hastanesinde bulunan 5.000’den fazla KOAH hastasından alınan çok boyutlu veriler BioXM ile entegre edildi ve Biomax Viscovery yazılımı kullanılarak analiz edildi.

Kendi kendini düzenleyen haritalar, önemli ölçüde farklı profillere sahip hasta kümelerini tanımladı. Kümelenmenin klinik ortamda uygulanması, her yeni hasta için, hastaneye önemli maliyet tasarrufları sağlayan özelleştirilmiş tedavi edici bir yaklaşım sağlamıştır. BioXM ayrıca, PREPARE [Yenilenen Epidemilere Karşı Avrupa'ya Hazırlık Platformu] için bilgi yönetimi çekirdeğini oluştururken, patojenler ve ortaya çıkan patofizyoloji arasındaki ilişkileri analiz eder. BioXM, ilaç keşfi ve sentetik biyoloji ile birlikte klinik fenotipleri biyokimyasal yolaklara, farmakolojiye ve genetik varyasyona sorunsuzca bağlayan bir bilgi yönetimi platformu olarak benzersizdir.

İlk Sentetik Virüsler

SynVaccine CEO'su Tahel Altman, M.D., "DNA, RNA ve transkripsiyon makineleri arasındaki ilişkilerde doğal kuralların farkında olunması sentetik biyolojinin kutsal kapısıdır" diyor. " SynRad olarak adlandırılan sentetik bir biyoloji odaklı yaklaşımı sürekli olarak mükemmelleştiriyoruz. Bu yaklaşım, farklı nükleik asit özelliklerinin sonuçtaki "fenotip"lerini ve hatta bütün organizmalar üzerindeki etkisini sistematik olarak değerlendirir. Nedensellik kuralları anlaşıldıktan sonra, bu kurallar mühendislik özelliklerine sahip tamamen sentetik organizmalar inşa etmek üzere değiştirilebilir. "

SynVaccine, özellikle immüno-onkoloji uygulamalarını hedefleyen insan ve hayvan aşıları gibi uygulamalar için virüsler tasarlar / oluşturur. Dr. Altman, virüslerin rastgele mutagenez yoluyla veya belirli bir genin manipüle edilmesiyle modifiye edilmesinin zahmetli ve zaman alıcı olduğunu açıklıyor. Virüslerin sentetik rasyonel tasarımı, kişiselleştirilmiş kanser tedavilerinin sürekli bir boru hattı vaadidir. SynVaccine, bir konukçuya virüs üreme oranını veya özgünlüğünü değiştirebilir.

Dr. Altman, "Kurallarımızın çoğunun mülkiyet hakları var. Fakat sadece bunlardan birkaçının kullanılması, virüs aşı gelişimini kısaltma yeteneğimizin altını çiziyor" diyor.

SynRad algoritmaları, özellikle çekirdek protein fonksiyonu veya immünojenisite gibi arzu edilen virüs özellikleri korur, ancak en iyi şekilde virüs özelliklerini hafifletmek için yüzlerce sessiz mutasyon meydana getirir. Örneğin, dang virüsü üremesi, mRNA'nın farklı bölgelerdeki katlanmanın kuvvetine bağlıdır. SynVaccine, genomdaki farklı pozisyonlarda dang virüsünün katlanma gücü ve replikasyon oranları arasındaki karşılıklılığın geniş ölçekli bir genomik analizini gerçekleştirdi. Şirket, katlama kuvvetinin fonksiyonel etkisini gösteren sinyalleri tanımlamak için yüzlerce bireysel dang kodlama bölgesini karşılaştırdı. Zayıf / güçlü katlama sinyallerine sahip hesaplamalı olarak öngörülen pozisyonlar, değişken replikasyon oranlarına sahip bir dizi sentetik virüs oluşturmak üzere değiştirildi. İlk hayvan verileri, hafifletilmiş varyantların bir kısmının, hastalığı ortaya çıkarmadan ev sahibi içinde kalabildiğini kanıtladı.

Dr. Altman, öngörülebilir, tekrarlanabilir ve kendi kendini geliştiren sentetik virüslerin üretilmesinin, anti virüs aşılar için yeni bir umut ürettiği gibi daha doğru virüs bazlı bir tedavi kullanarak kanser tedavisi için yeni bir umut yarattığını da belirtti. "Altta yatan mekanizmalardaki tüm detayları anlamamış olsak bile, yeni kalıpları keşfedebilir ve onları virüs özelliklerini değiştirmek için kullanabiliriz" diyor.

Biyolojik LEGO’lar               

Oxford Genetik CEO'su Ryan Cawood, D.Phil, "İleride yapılacak çoğu ilaç DNA temelli biyolojik maddeler olacak. Genetik veriler daha kolay erişilebilir hale geldiği için, DNA temelli ilaçlar kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımları için vazgeçilmez olacaktır" Dr. Cawood, yeni biyolojik AR-GE'yi yavaşlatan zorlukları şöyle ifade etti, “Yeni moleküllerin keşfedilmesinde güçlükler, moleküler mühendisliğin yüksek karmaşıklığı, biyolojik imalatın yetersizliği ve teslimat sistemlerinin eksiklikleri var.” Oxford Genetics, DNA'nın nasıl davrandığını anlayarak biyolojik evrimi yönlendirir ve destekler.               

Dr. Cawood, "Daha iyi DNA, daha iyi biyolojik ürünler" diye öneride bulunuyor. Temel teknoloji SnapFAST, modüler blokların LEGO® benzeri bir çekirdek DNA sistemidir. Promosyon ve arttırıcılar gibi önceden tasarlanmış DNA parçaları, kendi optimize dizisi ile birlikte seçerek, şirketin müşterileri yeni insan tedavileri geliştirme konusunda hızlı ilerleme kaydedebilir. Örneğin, geniş bir hücre yelpazesine DNA'yı verebilen yeni bir adenovirüs temelli gen terapi sistemi veya yeni DNA dizileri tasarlamak ve keşfetmek, GPCR'lar gibi, ve kompleks memeli zar antijenlerine karşı antikor geliştirmek için patentli algoritmalardır.               

Dr. Cawood "Doğrusal olarak başlatılmış 3000'den fazla DNA sistemine sahibiz ve bu da bize çeşitli sentetik biyoloji alanında çalışmamıza izin veriyor ve LEGO benzeri DNA sistemlerimizi kullanarak, biyolojik tedavileri keşfetmek, geliştirmek ve uygulamak için ticari işbirlikçilerimiz, bize daha etkili hizmetler sunuyor." diyor.

2017'de şirket ayrıca, protein kütüphanesi tasarımını ve keşfini geliştirmek için memelilerin hücre hattı mühendisliğinin verimliliğini artırmak için sentetik biyoloji tasarım-yap-test döngüsünü entegre etmeye yardımcı olan projeler için Innovate UK'den iki önemli bağış aldı. Bu projeler, hücresel davranışları, virüs ve protein üretimini öngören algoritmaların geliştirilmesine izin veren verileri sağlayan analizleri eşzamanlı geliştirirken, mevcut veri kümelerini çıkarmaya çalışacaktır. Şirket, üretildikleri ev sahibi soylarının biyolojik üretimi ile birlikte iyileştirici molekülleri geliştirmeyi hedeflemektedir.

Dr. Cawood, "DNA tasarım algoritmaları, otomasyon platformları ve virüs paketleme sistemleri etrafındaki önceki yenilikleri sürekli olarak geliştiriyoruz. Araştırmaya devam etmekte olduğumuz dahili Ar-Ge projeleri, mevcut biyo-üretim yöntemlerinde niceliksel bir değişiklik sağlamak, gen tedavisinin ve immünoterapi alanlarının karşılanmamış ihtiyaçlarını karşılamak amacını taşıyor "diyor.

Kaynak : http://www.genengnews.com/gen-articles/synthetic-biology-expands-and-grows/6083