利用合成生物学为制药发展原则

188金宝搏备用最近有幸采访弗朗西斯卡Ceroni博士来自伦敦帝国学院,学习更多关于合成生物学方法和技术。Ceroni的研究小组对生物工艺合成生物学原则适用于哺乳动物细胞工程和细胞疗法的发展。在这次采访中,她讨论了细菌和哺乳动物合成生物学技术可用于生物医学和bioproduction目的,并考虑的角色在全球抗击COVID-19合成生物学家。

劳拉·兰斯顿(LL):用你自己的话说,合成生物学是什么?

弗朗西斯卡Ceroni (FC):有一些合成生物学的定义(synbio)。我认为主要是采用定义的生物工程。synbio这个定义提供了两个重要的元素,我认为:一,我们总是从自然和生物系统;第二,我们试图推进生物信息或使用现有的一个,为了能够工程师生命系统实现定量描述和控制特定的生物行为或功能。

我:你能详细说明“Design-Build-Test-Learn”合成生物学周期?

舰队指挥官:从全球Biofoundry联盟(GBA)我们知道,“Design-Build-Test-Learn (DBTL)生物工程周期旨在实现特定的设计标准为合成生物学应用程序”。这个想法是采用工程典型设计方法,整个系统有一个整体的照片我们想工程师,它将如何表现。要做到这一点,我们用数学建模、软件设计、分子生物学设计工具。然后我们使用标准化构建我们的系统,高吞吐量的组装技术。然后我们测试系统,使用可用的技术-流式细胞术组学方法,微流体单细胞分析-衡量一个给定的输出报告系统的行为和学习结果以通知小说DBTL周期。某些时候DBTL周期仍然是一个反复试验的过程,但是正关注于使它更加健壮和可靠的。

噢,合成生物学是一个高度多和跨学科的领域,你能介绍一些关键的方法/技术,你能告诉我们更多有关的两个主要的设计主题——自下而上和自上而下的吗?

舰队指挥官:自底向上的方法意味着我们从单一组件的系统和构建它试图实现一个可预测的行为。我用的方法很多,会说,我们仍在遇到缺乏知识,我们无法完全捕捉生物系统先天的行为及其与细胞相互作用的主机。这种方法也是人工细胞的基础建设,从细胞膜的基本成分,基因表达机械等等,为了重建一个细胞样的系统。

相比之下,自顶向下方法涉及使用修改的细胞和添加合成结构,执行任务或生产感兴趣的一个分子。这通常是代谢工程中采用的方法的应用程序。

LL:合成生物学应用于制药行业,有任何具体的进步特别是受益的药物开发阶段吗?

舰队指挥官:synbio应用程序的列表,在考虑生产的新疗法和药物,很长。想到的一个例子,是克里斯蒂娜斯默克教授的研究,重点是生产植物产品使用酵母等微生物。利用synbio和代谢工程工具,组织推进的步伐我们可以恢复重要的天然药物。其他应用高通量应变发展和标准化工程开发工程菌株能够产生定制的化合物。定向进化是肯定的一种功能强大的技术,由弗朗西斯·阿诺德,让一代小说酶特异性药物生产和效率和/或底物的利用率。这只是一些例子。

噢,更具体地说,怎么能合成生物学原则适用于哺乳动物生物工艺和细胞疗法?你能介绍一些你的工作在这个地区?

舰队指挥官:合成生物学已被应用于细胞疗法;如果你想想汽车t细胞疗法和CRISPR,这些都是目前所采用技术的例子。有极大的兴趣,我的实验室也在这一领域工作,在使用synbio工具来开发新颖的生物传感器细胞疗法,特别是在开发“智能”系统的努力能够专门意义上癌症生物标记或其他疾病生物标记物(如免疫抑制)和有针对性的药物释放。工程智能微生物也是一个领域获得了很多关注在肠道靶向药物释放。生物工艺的应用程序也是如此;我们正在设计host-aware合成结构将允许更好的细胞生长和改善工业生产的相关蛋白质。工作已经完成已经在细菌、酵母和哺乳动物细胞中使用反馈调节或新颖的生物传感器能够对细胞内的触发器,为了平衡细胞生长和产品的形成。此外,该领域的研究人员发表了关于如何提高细胞系发展和构造设计,通过启动子设计,密码子优化等等。

你可以利用合成生物学在打击COVID-19吗?

舰队指挥官:合成生物学家们肯定在前线对抗COVID-19。最近的一个例子来自伦敦synbio Biofoundry最近关注支持英国国民健康保险制度和增加COVID-19 COVID-19测试能力与高通量测试和检测。同样,OpenCell最近开发了一个基于容器的实验室优化自动化RT-qPCR COVID-19测试。许多synbio公司指导他们的努力应对众多挑战由于流感大流行的出现。许多研究人员目前正在研发疫苗开发使用新颖的工具如无细胞系统和小说表达这更快和更有效的策略。

弗朗西斯卡Ceroni与劳拉·伊丽莎白·兰斯顿说,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用