加速药物发现通过合成生物学

一旦一个利基在学术实验室方法,合成生物学是现在必不可少的工具广泛的应用程序。

在药物发现管道,有几个领域新的合成生物学工具的速度和准确性是产生可衡量的影响的能力,加快药物开发,同时减少开支。

由于直线下降的成本和DNA测序平台的广泛应用,这些新工具为制药和生物技术科学家尤其重要,工作比以往任何时候都更多的基因信息。

序列数据的财富,配上新的基因工程方法,使它可以设计和构造指数更多的临床有效的目标。但翻译所有这一切对新药的潜在候选人,同时实现加速药物发现和降低成本的目标,要求能够测试序列和生物越来越多场景。

合成生物学解决这个需要由授权药物发现科学家合成DNA片段,克隆,或整个变种库。精确地选择优化步骤和自动化系统现在允许几乎免提的生产结构和克隆到向量。在最近的一个例子,研究人员转向自动化平台快速DNA合成为SARS-CoV-2生成几个候选疫苗病毒速度远远超过通常是可能的。

合成生物学是如何使用

合成生物学工具获得了牵引的药物发现管道,现在帮助科学家在一些点在临床前和临床研究。

合成生物学的一个主要使用无细胞系统的开发,让科学家们来激活和分析生物机械——没有混杂变量引入一个活细胞系统。先进的合成技术使这种方法成为可能:他们已经打开了门新的可能性为操作系统更好地理解生物学的兴趣和发现重要的新药物靶点。

合成DNA的能力迅速和准确地有利于药物发现过程哪里有一段时间,厂商需要生成DNA片段,表达向量,或变种库。合成生物学技术的最新进展——包括减少错误的方法,可以提高精度水平自然聚合酶,和台式系统可以产生许多DNA片段在一夜之间运行,使这些技术现在已经向科学家在制药和生物技术。^1、2

合成和版本库克隆可以用于发现生物学、蛋白质和抗体工程、抗原决定基映射,以及更多。

比利时的研究人员最近报道使用变种库制作与合成生物学技术设计和组装一系列nanobody序列;在这一过程中,他们获得的结果比手工台式克隆方法快3倍。³他们的成功演示了合成生物学的潜在加速nanobody-based治疗的发展,如候选疫苗。

在一个单独的例子中,生物科学家报告了一种合成biology-driven临床相关的T细胞识别方法旨在表达关键受体,一种方法将有用的的发展过继细胞疗法治疗,发现管道的需求。⁴

合成生物学也搭配CRISPR技术来帮助疾病建模和基因治疗的发展。自动化台式DNA合成工具,VIB研究所的科学家们创造了一个组织基于CRISPR淘汰赛系统产生突变植物细胞,组织和器官。⁵

随着DNA合成的成本的下降,同时精度的增加,和自动化变得越来越普遍,合成基于其方法可以为大规模部署在药物发现项目目标识别、验证和优化频谱。

疫苗快速发展

合成生物学的广泛利益在药物发现与最近的一个例子可以说明:COVID-19大流行疫苗的发展。

而合成生物学已经在先前的爆发——甚至是用来帮助开发疫苗最终储备H7N9禽流感疫情,庆幸的是从来没有变成大流行——最近有自动化的进步在SARS-CoV-2的出现,导致COVID-19新型冠状病毒。

即使在这个流行的早期,科学家们能够SARS-CoV-2基因组装配生产和使用这些序列为候选疫苗构建基因组结构。华盛顿大学的研究小组使用了一个自动合成生物学平台建立五个潜在的疫苗。⁶的时间框架从项目的启动到功能型测试候选人的老鼠是一个惊人的两周。

以这样的速度通过这项技术,临床研究团队甚至可以考虑开发有针对性的疫苗将允许他们应对局部突变。这种方法同样有效疫苗使用RNA, DNA,减毒活病毒或病毒载体。

展望未来

合成生物学工具使这种技术的进步更快,更准确,更实惠。目前的这些改进将合成生物学领域的药物发现从未可行。科学家已经证明,实现自动合成生物学平台加速研发这方面的承诺,继续进展速度急需的新疗法的开发和商业化。

引用

1。Medina-Cucurella前任所长A.V.,Mizrahi,Asensio,硕士,et al。(2019)。优惠的识别争胜OX40抗体通过使用细胞溶解产物锅配对,人性化Mouse-Derived酵母表面展示库。抗体(巴塞尔)。2019年3月;8 (1):17。doi:10.3390 / antib8010017

2。阿德勒,促销品,D。,亚当斯,硕士,et al。(2018)。本地配对抗体库收益率药物先导物的敏感性和特异性高于随机配对的抗体库。马伯。2018年4月;(3):431 - 443。doi: 10.1080 / 19420862.2018.1426422。

3所示。问题,S。Sanz加西亚,R。Van der Weken, H。,et al。(2020)。评估单极抗体随着运营商有针对性的疫苗交付小肠上皮细胞。《控释。2020年5月10日;321:416 - 429。doi: 10.1016 / j.jconrel.2020.01.033。

4所示。斯宾德勒,M.J.纳尔逊,A.L.瓦格纳,E.K.,et al。(2020)。大规模并行审讯和矿业的本地成对人类TCRαβ体验。自然生物技术。2020年5月,38 (5):609 - 619。doi: 10.1038 / s41587 - 020 - 0438 - y。

5。Decaestecker, W。,好,菲佛,马丁et al。(2019)。CRISPR-TSKO:一个有效的诱变技术在特定类型的细胞,组织或器官在拟南芥。植物细胞的。2019年12月,31日(12):2868 - 2887。doi: 10.1105 / tpc.19.00454。

6。”SGI-DNA装备人员与关键工具应对冠状病毒病(COVID-19)。”2020年2月18日。https://files.sgidna.com/docs/2020-02-18-Press-Release-Coronavirus-SGI-DNA.pdf

斯蒂·麦克莱恩博士是应用程序和客户互动主任抄本。