DARPA授予价值3200万美元的合同,麻省理工学院,Broad研究所铸造

铸造,开始由麻省理工学院的生物工程教授克里斯托弗·沃伊特和广泛的技术实验室(线下)主任罗伯特•尼科尔是线下合作的结果和合成生物学中心的麻省理工学院,沃伊特的主任。铸造允许快速设计、测试和制造的大型序列的遗传信息,这样他们可以像积木一样组装无数医学,工业和农业的应用。

“社会依赖于许多产品从自然世界错综复杂的材料和化学结构,从抗生素等化学物质材料如木材、“沃伊特说。“我们在我们程序的能力有限的活细胞重新设计这些产品——例如,活细胞程序创建材料木材或贝壳一样错综复杂,但与新属性。相反,合成生物学的产品仅限于小型、简单的有机分子。我想改变访问任何生物基因工程的规模可以做。”

线下的尼科尔开创了制造业的应用原则进行DNA测序。这项技术很快就从破译了一个人类基因组研究成千上万的生物,包括大象从土壤细菌。铸造正致力于实现一个类似的设计和编写革命DNA,说明有用的生物功能的转换成物理可以放入活细胞DNA。这项工作将由美国国防部高级研究计划局的支持资金来自该机构的“生活铸造厂:1000分子”计划,旨在建立设施可以迅速工程师细胞使自然界中尚未发现的化学品和材料。

创建高效、创新的管道需要满足其目标,铸造与学术和行业合作伙伴。学术合作伙伴包括迈克尔·菲施巴赫副教授的加州大学旧金山,他开创了方法来查找所需功能基因编码的组合从庞大的数据库的序列信息。“铸造法让我们有可能做一些曾经是我的臆想,”菲施巴赫说。因为这些基因组合到一个新的设计需要指定一个精确的数以百万计的DNA核苷酸序列(指定的字母a、T、G和C),一项艰巨的任务,一个工程师做手工,道格拉斯·Densmore铸造使用计算机辅助设计专家在波士顿大学电子与计算机工程系。设计是建立后,决定是否它缓慢是由于DNA放入细胞所需的时间和成长。西北大学技术允许快速新建设计原型提前乳剂,模拟细胞的内部,否则会减少时间的新的DNA放入细胞必须成长。

铸造还与工业合作伙伴通过一个财团,旨在传播先进的设计和构建DNA的基本工具。成员公司跨产业包括化工、医药、食品、能源、农业和生物技术。他们代表不同的利益:一些希望生成与集成的生物功能化纺织品属性,而另一些则寻找更快的方法来制造生物燃料和通用塑料制成的绿色能源比化石原料。

两年前,注入700万美元的种子资金从美国国防部高级研究计划局的“活铸造厂”计划,沃伊特和他的同事们为铸造奠定了基础,为迅速创建一个管道装配大规模遗传系统涉及许多基因。他们已经成功地展示了这个平台的可行性,推出数百megabases DNA的一小部分时间已经与传统技术。这项工作已经导致了一些显著的进步。

早期的合作与联盟成员DSM,荷兰跨国公司,生物技术和材料设计和交付了600万个核苷酸的合成DNA——大致相当于两个细菌基因组。“铸造是在合成生物学的前沿发展,”汉斯Roubos说,生物信息学在DSM的首席科学家。“这给我们一个合作的方式看到什么是可能的,什么不是,学习是什么状态的艺术在我们这个行业,和激发我们的科学家。”

农业的挑战之一是谷类作物的氮肥的交付。目前,化肥是化学生产使用天然气,消耗了全球2%的能源供应。在11月24日发表的第一个主要的论文,2014年,在《自然生物技术》、沃伊特和研究合作伙伴描述如何应用铸造管道设计遗传学基础的细菌过程空气中的氮转化成氨。此后,铸造与全球领导人在氮研究提供DNA megabases促进试图找到一个解决这个问题的。

铸造能力也使其他领域的研究,包括医学。利用铸造的资源,沃伊特已经开始研究如何细菌自然存在于人类使传染性化合物可以有效的新药,自身免疫和神经系统疾病。这项工作之前,研究人员可以识别的基因可能编码路径新药品,但没有办法利用疗法。

“铸造的愿景是将管道应用于科学挑战太大的行业或学术界,”本·戈登说,铸造的导演。沃伊特解释说,在未来的几十年里,这种方法将提供重要的新产品在人类健康、农业、化学,作为一种机制来解决的一些重大问题。