Onderzoekers hebben de methode voor celvrije eiwitsynthese (CFPS) radicaal vereenvoudigd, een techniek die fundamenteel zou kunnen worden voor medisch onderzoek.

Het synthetiseren van eiwitten is essentieel voor meerdere soorten farmaceutisch en genetisch onderzoek. Voor jaren, eiwitten konden alleen worden gesynthetiseerd in levende cellen. CFPS biedt het nieuwe vermogen om binnen enkele uren eiwitten in een reageerbuis te biosynthetiseren zonder dat er levende cellen nodig zijn. Dit proces zorgt voor een nieuw niveau van controle over de eiwitproductie, een ongelooflijke zegen voor onderzoekers die high-throughput testen nastreven, biosensor constructie, metabolische techniek en meer.

"Deze biotechnologie maakt gebruik van de genetische code in een reageerbuis, directe toegang tot biologische machines die traditioneel in de cel zijn opgesloten, " zei Javin Oza, een biochemieprofessor aan Cal Poly, San Luis Obispo. "Hierdoor kunnen wetenschappers en ingenieurs vaccins en therapeutische eiwitten maken, en het uitvoeren van diagnostische tests op aanvraag in het laboratorium of in het veld. In het klaslokaal, CFPS stelt studenten in staat om op een onderzoeksgebaseerde manier over de genetische code te leren."

Hoewel de acceptatie van CFPS als veelbelovende technologie de afgelopen twee decennia aanzienlijk is toegenomen, het lijdt nog steeds aan enkele beperkingen vanwege de moeilijkheid en de kosten van het implementeren van de techniek.

Zoals gemeld in de Journal of Visualized Experimentation , een groep onderzoekers van Cal Poly onder leiding van Oza en medewerkster Katharine Watts hebben een methode ontwikkeld om het GBVB breed toegankelijk te maken. De belangrijkste voordelen van de nieuwe techniek zijn snelheid, kosteneffectiviteit en een veel minder complexe reactie-opstelling in vergelijking met andere CFPS-systemen. Om de drempels voor wetenschappers om deze methode toe te passen verder te verminderen, de publicatie bevat een videogids voor de implementatie van de nieuwe procedure.

"Dit protocol vereenvoudigt en verduidelijkt de methoden voor het implementeren van celvrije eiwitsynthese door niet-experts, "Zei Oza. "Verbeterde toegang tot deze methoden zal het platform en zijn brede reeks toepassingen helpen democratiseren."

De nieuwe techniek vereist alleen een basislaboratoriumtraining voor nieuwe gebruikers om CFPS in hun laboratoria te implementeren, van celgroei en extractbereiding tot de in vitro eiwitsynthesereacties zelf. Onderzoekers ontwikkelden reagensvoormengsels die de kans op fouten tijdens het instellen aanzienlijk verkleinen en de kans op een succesvolle reactie vergroten. Deze chemische en biologische reagentia zijn stabiel en kunnen meerdere vries-dooicycli doorstaan. In de krant, onderzoekers identificeren en rapporteren ook de variabelen die een significante invloed hebben op de succesvolle implementatie van CFPS en de variabelen die nieuwe gebruikers moeten optimaliseren voor succesvolle reacties.

De vereenvoudigde procedure is functioneel vergelijkbaar met de meer technische methoden die eerder werden gebruikt en kan worden gebruikt om eiwitproducten sneller te screenen, waardoor het aantal tests dat in een bepaalde periode kan worden uitgevoerd aanzienlijk toeneemt. Deze capaciteit ondersteunt geavanceerde onderzoeksinspanningen, zoals functionele genomica en metabolic engineering.

“In onze samenwerking we gebruiken de vereenvoudigde CFPS-methode om complexe mega-enzymen te synthetiseren en te engineeren, die traditioneel moeilijk uit te drukken zijn, " zei Watts, ook een Cal Poly biochemie professor. "Het gebruik van CFPS zorgt voor veel snellere ontwerp-bouw-testcycli voor het construeren van deze mega-enzymen."

Naast primair onderzoek, de nieuwe GBVB-methode kan worden gebruikt als een educatief hulpmiddel in klaslokalen van middelbare scholen en niet-gegradueerden. Wanneer verpakt voor educatief gebruik, het biedt studenten de mogelijkheid om met genetica om te gaan in een praktische leeromgeving.