酶方法承诺将DNA合成带回实验室
本文是一篇观点文章写的丹吉布森。在这篇文章中表达的观点和意见的作者,不一定反映技术网络的官方立场。188金宝搏备用
DNA合成领域工作近二十年,我可以满怀信心地说,常见的陷阱在技术和方法都忠诚,成本,和一代的危险废物。
使用传统的化学方法、寡核苷酸或寡核苷酸的基本构建块等长的双链DNA基因——可以由服务提供者或台式低聚糖合成器。使用一个服务提供者,您不需要做任何工作以外的放置订单。有高通量选项,实验室没有处理处置危险废物。通过使用自己的低聚糖合成器,您能更快得到你的寡核苷酸,您可以构建他们任何时候,你有控制的质量和供应的寡核苷酸。不幸的是,你也得到大量的危险废物并正确处置的责任。
但不管采取的方法,还有忠诚挑战使寡核苷酸。良好的化学合成方法,耦合效率仍然不是100%。复合效应的意思是,如果你正在建设一个100 - mer益生元,全身所需产品的忠诚只会是大约60%——一段不被接受的情况,甚至一个突变可以导致实验失败。因此,error-elimination方法等大肠杆菌克隆和测序工作,这增加了时间和成本。
这给我们带来了成本。化学合成的寡核苷酸是非常昂贵的。典型的低聚糖可以花费10美分。,相当于约300美元建立一个基因,6000美元建立遗传途径,200000美元建造一个小基因组。这是一个巨大的投资只是一个设计,可能会或可能不会工作!
最后,还有浪费组件。几公升的危险废物产生的寡核苷酸合成的每一个96孔板,这大约是寡核苷酸的数量你需要建立一个或两个基因。这导致一个困境:你可以使用一个服务提供者和那家公司处理的危险废物或您可以维护控制质量和供应通过构建自己的寡核苷酸,但你必须处理危险废物。
现在,新一代的合成技术正在克服这些挑战。基于酶DNA合成(EDS),他们承诺提供内部合成功能科学家可以使DNA的产量要求不产生危险废物的副产品。EDS-based平台在实验室中,研究人员能够按需构建DNA,而不必等待几天或几周供应商生产和运输。
传统DNA合成基于phosphoramidite化学,已经过多年的优化以相对低的成本生产高质量的寡核苷酸。但是phosphoramidite技术产生的危险废物,所以不适合在实验室使用。EDS,另一方面,使用天然酶-或工程版本的自然酶把单个核苷酸组合成所需的序列。没有有毒试剂需要在这个过程中,所以EDS避免创建有害废物的副产品。
有几个EDS-based方法出现。其中大部分是依靠末端转移酶(TdT),用于自然添加核苷酸酶DNA序列。
不幸的是,TdT-based EDS技术尚未克服他们的许多固有的挑战与成本和忠诚。关于成本,目前TdT酶不是有效的需要,需要更多的试剂生产所需的序列。因此,TdT-based方法成本每一个数量级基础价格相比传统的供应商。最重要的是,它也遭受更高的错误率因为TdT酶的忠诚。
我相信这些挑战可以解决通过利用一个assembly-like DNA合成方法——混合方法对最好的phosphoramidite化学与酶的特点,使用了几十年。而不是创建一个低聚糖通过添加一个基地,这个混合EDS使用酶来整合短益生元构建块创建目标序列。在这种方法中,phosphoramidite化学是使用一次创建一个标准,通用的构件库;图书馆然后被发送到一个台式工具执行短期低聚糖结扎和组装整个基因或基因组合成的寡核苷酸。
这种方法提供了更高的精度和效率;用更少的反应需要合成一个构造,有大大减少错误的机会。还便宜,因为未使用在图书馆构建块可以包含一遍又一遍地在数以千计甚至数以百万计的合成周期。技术还解决了浪费问题。危险废物最小化,因为phosphoramidite化学是只使用一次创建一个库,它生成的制造工厂,可以妥善处理。内部台式仪器生产只无害的水浪费,可以扔垃圾或堕落。
不管是通过short-oligo结扎或未来版本的TdT-based化学、EDS有潜力改变科学家们能够将DNA合成内部和地址挥之不去的成本问题,忠诚,周转时间和浪费。从PCR引物测序浓缩探测模板信使核糖核酸疫苗、加快发展的能力,降低成本和错误,并消除危险废物从实验室将在传统的合成是一个重大的改进。
关于作者:
丹吉布森是首席技术官法典的DNA。行业标准的创造者吉布森组装®在合成生物学方法,他已经工作了近20年在组织包括合成基因组学和j·克雷格·文特尔研究所。他拥有生物科学学士学位的纽约州立大学布法罗分校和南加州大学的分子生物学博士学位。
