Forenklet metode gør cellefri proteinsyntese mere fleksibel og tilgængelig

Forskere har radikalt forenklet metoden til cellefri proteinsyntese (CFPS), en teknik, der kunne blive grundlæggende for medicinsk forskning.

Syntetisering af proteiner er afgørende for flere former for farmaceutisk og genetisk forskning. Årevis, proteiner kunne kun syntetiseres i levende celler. CFPS giver den nye evne til at biosyntetisere proteiner i et reagensglas i løbet af få timer uden behov for levende celler. Denne proces giver et nyt niveau af kontrol over proteinproduktion, en utrolig velsignelse for forskere, der forfølger high-throughput-test, biosensor konstruktion, metabolisk teknik og mere.

"Denne bioteknologi udnytter den genetiske kode i et reagensglas, giver direkte adgang til biologiske maskiner, der traditionelt er låst inde i cellen, "sagde Javin Oza, en professor i biokemi ved Cal Poly, San Luis Obispo. "Dette giver forskere og ingeniører mulighed for at lave vacciner og terapeutiske proteiner, og udføre diagnostiske tests på forespørgsel i laboratoriet eller ude i marken. I klasseværelset, CFPS giver eleverne mulighed for at lære om den genetiske kode på en undersøgelsesbaseret måde. "

Selvom accept af CFPS som en lovende teknologi er vokset betydeligt i de sidste to årtier, det lider stadig af nogle begrænsninger på grund af vanskelighederne og omkostningerne ved at implementere teknikken.

Som rapporteret i Journal of Visualized Experimentation , en gruppe forskere på Cal Poly ledet af Oza og samarbejdspartner Katharine Watts har udviklet en metode til at gøre CFPS bredt tilgængelig. De vigtigste fordele ved den nye teknik er hastighed, omkostningseffektivitet og en meget mindre kompleks reaktionsopsætning sammenlignet med andre CFPS-systemer. For yderligere at reducere hindringerne for forskere til at anvende denne metode, publikationen indeholder en videoguide til implementering af den nye procedure.

"Denne protokol forenkler og præciserer metoderne til implementering af cellefri proteinsyntese af ikke-eksperter, "Oza sagde." Forbedret adgang til disse metoder vil hjælpe med at demokratisere platformen og dens brede sæt applikationer. "

Den nye teknik kræver kun grundlæggende laboratorietræning for nye brugere at implementere CFPS i deres laboratorier, fra cellevækst og ekstraktforberedelse til selve in vitro proteinsyntesereaktionerne. Forskere udviklede reagensforblandinger, der i høj grad reducerer sandsynligheden for fejl under opsætningen og øger sandsynligheden for en vellykket reaktion. Disse kemiske og biologiske reagenser er stabile og kan modstå flere fryse-tø-cykler. I avisen, forskere identificerer og rapporterer også de variabler, der i væsentlig grad påvirker den vellykkede implementering af CFPS og de variabler, som nye brugere bør optimere til vellykkede reaktioner.

Den forenklede procedure kan funktionelt sammenlignes med de tidligere anvendte tekniske metoder og kan bruges til hurtigere at screene proteinprodukter, øger antallet af tests, der kan køres i en given tidsperiode, kraftigt. Denne kapacitet understøtter sofistikeret forskningsindsats, såsom funktionel genomik og metabolisk teknik.

"I vores samarbejde, vi anvender den forenklede CFPS-metode til at syntetisere og konstruere komplekse mega-enzymer, som traditionelt er svære at udtrykke, "sagde Watts, også en Cal Poly biokemiprofessor. "Brugen af ​​CFPS giver mulighed for meget hurtigere design-build-test-cykler til konstruktion af disse mega-enzymer."

Ud over primær forskning, den nye CFPS -metode kan bruges som et pædagogisk værktøj i gymnasier og undervisningslokaler. Når den er pakket til uddannelsesmæssig brug, det giver eleverne mulighed for at engagere sig med genetik i et praktisk læringsmiljø.