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Insertion d'une séquence d'ADN synthétique


Si j'ai une séquence d'ADN synthétique (<=20 pb de long), y a-t-il un moyen pour moi d'insérer de manière fiable cette séquence à côté d'un motif n-pb ? J'aimerais que cela soit possible chez l'homme. Si oui, y a-t-il des restrictions sur la taille de n ?

J'ai exploré l'utilisation de CRISPR/Cas9 à cette fin, mais elle est limitée dans le sens où la séquence cible de l'ARNg doit être adjacente à une séquence PAM. Des tentatives ont été faites pour résoudre ce problème (http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7561/full/nature14592.html#affil-auth), mais elles ne parviennent pas à une généralité complète pour n. Existe-t-il de meilleures approches ?


Des scientifiques inventent une nouvelle méthode de production d'ADN synthétique

Le doctorat Alexander Sandahl, en collaboration avec le professeur Kurt Gothelf, le professeur Troels Skrydstrup et un certain nombre d'étudiants des groupes, a développé une méthode de production efficace et automatisée d'ingrédients pour la synthèse d'ADN. Crédit : Colourbox

Les courtes séquences d'ADN synthétisées chimiquement sont des ingrédients extrêmement importants avec d'innombrables utilisations dans les laboratoires de recherche, les hôpitaux et dans l'industrie, comme dans la méthode d'identification du COVID-19. Les phosphoramidites sont des éléments constitutifs nécessaires à la production de séquences d'ADN, mais ils sont instables et se brisent rapidement. Le doctorat Alexander Sandahl (groupe du professeur Kurt Gothelf's) a, en collaboration avec un chercheur du groupe du professeur Troels Skrydstrup's, développé une nouvelle méthode brevetée pour fabriquer rapidement et efficacement les blocs de construction instables juste avant qu'ils ne soient utilisés, et ainsi rationaliser la production d'ADN.

Les séquences d'ADN produites sont également appelées oligonucléotides. Ceux-ci sont largement utilisés pour l'identification de maladies, pour la fabrication de médicaments à base d'oligonucléotides et pour plusieurs autres applications médicales et biotechnologiques.

La forte demande d'oligonucléotides nécessite donc une méthode automatisée efficace pour leur production chimique. Ce procédé repose sur les phosphoramidites, qui sont des composés chimiques qui ont l'inconvénient d'être instables à moins d'être stockés à la température idéale de -20 degrés Celsius.

Les instruments utilisés pour la synthèse d'ADN ne sont pas capables de refroidir les phosphoramidites, et par conséquent il est inévitable que certains d'entre eux se dégradent après avoir été ajoutés à l'instrument.

Aperçu schématique de la stratégie de synthèse des phosphoramidites dans une configuration basée sur les flux. Crédit : Nature Commun 12, Artikel nr. 2760 (2021)

Éviter la dégradation indésirable des ingrédients importants

Le professeur Kurt Gothelf et le professeur Troels Skrydstrup dirigent chacun un groupe de recherche en chimie organique, qui ont travaillé ensemble pour développer une technologie relativement simple mais efficace où la production de phosphoramidites peut être automatisée et intégrée directement dans l'instrument de synthèse d'ADN.

Cela évite à la fois la synthèse manuelle de ceux-ci, qui prendrait normalement jusqu'à 12 heures, ainsi que le problème du stockage des phosphoramidites instables. Le groupe Gothelf a contribué avec son expertise dans la synthèse automatisée d'ADN et le groupe Skrydstrup a contribué avec son savoir-faire avec les réactions chimiques qui se déroulent dans des liquides à écoulement continu (chimie des flux).

« Ce fut une collaboration très enrichissante qui est précisément l'une des valeurs fondamentales d'iNANO », déclare Kurt Gothelf, qui ajoute « et je voudrais également attribuer à Alexander Sandahl une grande partie du mérite de ce projet réussi, car il a établi la collaboration et a développé et réalisé une grande partie des idées du projet.

Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Nature Communications.

Dans le procédé de production de phosphoramidites, les nucléosides (matériaux de départ) sont balayés à travers un matériau solide (résine), qui peut potentiellement être entièrement intégré dans un processus automatisé dans l'instrument de synthèse d'ADN. La résine garantit que les nucléosides sont rapidement phosphorylés, moyennant quoi les nucléosides sont convertis en phosphoramidites en quelques minutes. A partir de la résine, les phosphoramidites sont automatiquement rincés sur la partie de l'instrument qui est responsable de la synthèse de l'ADN.

Cela évite la dégradation des phosphoramidites, car ils sont d'abord produits juste avant leur utilisation (à la demande), d'une manière plus rapide et plus efficace basée sur le flux qui peut potentiellement être automatisée et exploitée par des non-chimistes.

Référence : « Synthèse à la demande de phosphoramidite » par Alexander F. Sandahl, Thuy J. D. Nguyen, Rikke A. Hansen, Martin B. Johansen, Troels Skrydstrup et Kurt V. Gothelf, 12 mai 2021, Communication Nature.
DOI : 10.1038/s41467-021-22945-z

La recherche est financée par la Fondation Lundbeck, la Fondation Novo Nordisk (CEMBID), le Fonds de recherche indépendant Danemark et la Fondation nationale de recherche danoise (CADIAC).


Synthèse de bibliothèque d'ADN pour une évolution dirigée

Résumé ou TLDR « Il existe de nombreuses approches différentes pour créer une bibliothèque d'ADN », qui est simplement une collection de différentes séquences d'ADN contenant des variations dans une ou plusieurs positions. Chaque méthode de génération de bibliothèque traite différemment un certain nombre de paramètres, tels que l'emplacement des mutations et le nombre de variantes générées. Dans la plupart des cas, il est possible que plusieurs méthodes fournissent la même bibliothèque à un coût différent, ou différentes bibliothèques au même coût. Le défi consiste alors à choisir une méthode appropriée qui fournit une bibliothèque appropriée pour l'application à portée de main.

Utilisation de métaphores : Pour rendre certains concepts plus accessibles et pour souligner les différences particulières entre les approches, j'utilise ici une métaphore d'ensemble LEGO. Le kit d'origine est votre point de départ ou votre protéine de type sauvage et l'évolution ici se concentre sur la modification de certaines des briques de l'ensemble afin que vous obteniez un jouet différent de votre ensemble de départ. Les bibliothèques sont les pièces que vous pouvez commander dans la boutique LEGO avec les méthodes permettant de commander ces pièces. Le coût dans cette boutique est fixé par le nombre de commandes que vous passez.

L'une des considérations clés et les plus fondamentales de l'évolution dirigée est la bibliothèque de départ. Par exemple, le nombre de variantes au sein d'une bibliothèque doit être compatible avec l'approche utilisée dans la sélection pour rendre l'échantillonnage significatif : une bibliothèque qui dépasse 1e10 (1 x 10 10 ) variantes n'est pas effectivement échantillonnée si une plate-forme de sélection est limitée dans son potentiel à écran 1e5 variantes à la fois. Dans notre analogie LEGO, cela équivaudrait à n'avoir que vos deux mains pour tester les 10 000 pièces de rechange que vous avez commandées.

Cependant, la taille de la bibliothèque (par rapport à la plate-forme de sélection) n'est qu'un aspect de ce qui est généralement décrit comme la qualité de la bibliothèque. Les bibliothèques de haute qualité ciblent les mutations de la région de l'ADN sélectionnée (par exemple, vers le gène et non le plasmide portant le gène cible pour l'évolution) et elles minimisent le nombre de variants inactifs (qui ne contribueraient donc pas à la sélection). Il minimise également la fréquence du gène de départ (qui, vraisemblablement, n'a pas la fonction souhaitée) et minimise les biais de l'échantillonnage du code génétique (par exemple, il existe six codons pour la leucine mais un seul pour la méthionine). Ce dernier est important car il contribue directement à la taille de la bibliothèque. Dans notre analogie LEGO, cela équivaudrait à pouvoir commander un seul exemplaire de toutes les pièces correspondant à l'espace disponible, tout en excluant la pièce de départ que vous essayez de remplacer. De toute évidence, le scénario idéal dans la situation LEGO serait de ne commander que la seule pièce que vous voulez et c'est l'objectif de la conception rationnelle des protéines - un sujet pour un blog différent.

En pratique, il n'est pas toujours techniquement possible ou économiquement faisable d'obtenir des bibliothèques parfaites et certains compromis sont nécessaires. L'approche la plus courante et la plus économique pour générer des bibliothèques de mutations contiguës consiste à introduire des dégénérescences dans vos oligos. Cela signifie qu'au lieu d'avoir un seul oligonucléotide, vous disposez d'un mélange d'oligonucléotides qui sont incorporés de manière stochastique par PCR pour synthétiser la bibliothèque. Par exemple, un oligo dégénéré tel que NTT (les dégénérescences sont représentées par des lettres standard définies par les conventions IUPAC – voir ici) comprendrait un mélange de TTT, CTT, ATT et GTT cela entraînerait F , L , je ou V étant incorporé dans la protéine résultante. Ce serait l'équivalent de pouvoir préciser que votre bloc doit être fin et quatre chevilles sur deux de long lors de la commande : vous aurez des blocs de couleurs différentes qui correspondent à votre description.

Pour les protéines, dans des situations où tous les acides aminés peuvent être considérés comme des substitutions possibles, une dégénérescence NNK est utilisé, résultant en 32 possibilités pour couvrir les 20 acides aminés et 1 codon STOP. Cela équivaudrait à commander chaque pièce de 2 chevilles de largeur disponible - différentes couleurs, différentes longueurs, différentes épaisseurs. Cibler plusieurs postes avec NNK augmente rapidement la taille de la bibliothèque, avec une bibliothèque de 8 NNK contenant des variants d'ADN 1.1e12 (32^8). Pourtant, en raison de la redondance du code génétique, les variants d'ADN 1.1e12 n'échantillonnent que 3.8e10 variants de protéines (21^8) - c'est-à-dire que près de 96% de la bibliothèque est redondante. Pire encore, environ 68 % seulement de ces protéines 3.8e10 n'incluront pas de codon STOP (qui, dans NNK est codé comme UAG). Cela équivaudrait donc à commander chaque pièce de la boutique (en une seule commande) et vous obtenez 6 pièces bleues pour chaque jaune. Vous pouvez maintenant construire n'importe quel jouet, mais vous devez trier dans une énorme boîte.

Parce que le NNK l'approche a été très réussie à la fois dans les universités et dans l'industrie, il peut être trompeur de penser qu'il s'agit de la meilleure ou de la seule approche disponible pour la synthèse de bibliothèques d'ADN. Si un seul résidu est ciblé pour une mutation, des combinaisons d'oligos partiellement dégénérés se sont avérées très efficaces - voir ici. Pourtant, les limites de l'approche des oligos dégénérés commencent à se faire sentir lorsque, étayée par une compréhension fonctionnelle, la conception de la bibliothèque indique que seul un sous-ensemble des 20 acides aminés possibles doit être échantillonné, ou que certains acides aminés doivent être plus fréquemment échantillonné que d'autres. En d'autres termes, c'est bien que vous puissiez acheter chaque pièce dans la boutique LEGO, mais vous n'aurez peut-être pas le temps de toutes les tester. Il devient plus efficace de pouvoir décrire les pièces particulières dont vous avez besoin.

Par exemple, si un lieur flexible est optimisé, il est possible que la conception favorise l'incorporation de petits résidus flexibles et polaires. Dans ce cas, une dégénérescence telle que TVD permettrait de couvrir ACTE, TCG, AGT et GGT codant respectivement pour T , A , S et G , qui sont les acides aminés petits, flexibles et polaires. Il serait également possible d'ajuster le degré de dégénérescence lors de la synthèse d'oligo ainsi, par exemple en utilisant 75% g et 25% UNE en premier R position, se traduirait par un 3 ( A et G ) à 1 ( T et S ).

Néanmoins, la conception peut nécessiter un choix plus spécifique d'acides aminés dans une position donnée. Disons que l'exigence est pour un acide aminé contenant du soufre, c'est-à-dire C ou M . Dans une telle situation, dégénérescence des oligonucléotides pour fournir les 2 acides aminés souhaités (WKS) apportent avec eux deux acides aminés « non pertinents », F et R . À première vue, cela peut ne pas sembler être un problème, en particulier pour les in vitro plateformes de sélection capables de gérer les variantes 1e14 en un seul tour de sélection.

Considérons cependant une bibliothèque simple où 8 positions sont ciblées pour le criblage de C ou M . La bibliothèque idéale représentée uniquement par les acides aminés requis contient 2^8 (ou 256) variants. La génération d'une telle bibliothèque avec des amorces dégénérées crée 4^8 (65 536) variantes - c'est-à-dire que la bibliothèque souhaitée ne représenterait que 0,3% de la bibliothèque totale. D'autres exemples peuvent être facilement explorés et chaque fois que la dégénérescence incorpore une variation non souhaitée, la qualité de la bibliothèque est fortement affectée. Je vais dans les éditions futures ajouter ici un code dans Julia pour mieux permettre ces comparaisons, mais il existe également des outils en ligne qui peuvent être utilisés pour optimiser les oligos dégénérés – voir ici.

En théorie, il est possible de générer chaque variante nécessaire en effectuant des PCR individuelles avec des combinaisons d'amorces utilisées pour fournir les mutants exacts nécessaires - l'équivalent de pouvoir commander les pièces auprès de la boutique LEGO par leur numéro de pièce. Pour la bibliothèque ( C/M )x8 ci-dessus, un ensemble de 32 amorces suffirait pour générer toutes les combinaisons possibles. Des mélanges d'amorces pourraient être préparés et la bibliothèque assemblée en une seule PCR - la bibliothèque souhaitée représentant 100 % de la bibliothèque totale. Néanmoins, à mesure que la complexité de la bibliothèque augmente, le nombre d'amorces requises augmente également : une conception pour 4 acides aminés échantillonnés dans 8 résidus pourrait nécessiter 512 amorces, avec un coût estimé à plus de 2 000 EUR. Ce serait l'équivalent d'avoir à passer 512 commandes, chacune pour la brique particulière dont vous avez besoin.

Noter: Étant donné que la diversité peut être divisée entre deux amorces (en supposant qu'elles soient introduites par PCR), la conception des amorces peut être optimisée avec une diversité pour les quatre premiers résidus dans une amorce et une diversité pour les quatre derniers résidus dans la seconde amorce. En supposant que les 4 résidus ne peuvent pas être codés avec des dégénérescences, 256 (4x4x4x4) variants de chaque amorce seraient nécessaires pour générer la bibliothèque.

Néanmoins, d'autres plates-formes de synthèse de bibliothèques d'ADN existent également : des plates-formes de synthèse additive où des codons individuels sont ajoutés pour générer des bibliothèques hautement personnalisables - voir ici, ici et ici. Pour l'exemple (C/M)x8 ci-dessus, de telles méthodologies nécessiteraient 8 cycles de synthèse, chaque cycle avec deux blocs de construction individuels. Si une plus grande diversité de mutation est requise (comme dans l'exemple ci-dessus), les stratégies de synthèse additive sont plus évolutives et restent rentables (par exemple, pour la bibliothèque de 4 acides aminés, 8 résidus, 4 blocs de construction répétés 8 cycles généreraient la bibliothèque). Cela équivaudrait à ce que vous puissiez envoyer une photo de votre kit, mettant en évidence la pièce que vous souhaitez remplacer et que la boutique puisse vous envoyer une pièce de chaque pièce qui conviendrait à cet espace. Même si les résultats sont les mêmes que la commande de plusieurs pièces, cette approche aboutit toujours à une seule commande dans votre boutique LEGO préférée.

Les avantages des méthodes basées sur la synthèse additive par rapport aux méthodes basées sur la PCR ne deviennent que plus prononcés à mesure que la complexité de la bibliothèque augmente, en particulier si les conceptions de la bibliothèque intègrent des biais d'échantillonnage pour certains acides aminés à certaines positions, si la longueur de la bibliothèque (ou du bloc de construction) est variable et si la taille de la bibliothèque est une variable importante considérée.

Une bibliothèque plus extrême serait ABCDEFGH , où chaque lettre représente un seul acide aminé. Si des bibliothèques de longueur variable de ce motif font partie de la conception (les raisons pour lesquelles ce style de conception de bibliothèque et pour cette approche n'est pas couramment adoptée sont un blog à part entière), la dégénérescence ou plusieurs amorces doivent être prises en compte. Des amorces multiples nécessiteraient 257 amorces pour couvrir toutes les combinaisons possibles de résidus 8, 7, 6 et ainsi de suite dans une bibliothèque aussi complexe. La dégénérescence est possible mais, comme détaillé ci-dessus pour les séquences à longueur unique, elle compromet invariablement la qualité de la bibliothèque : échantillonner des mutations « indésirables » dans une bibliothèque en expansion rapide.

Dans l'assemblage InDel (qui englobe à la fois l'assemblage et l'analyse ultérieure), nous avons développé une plate-forme de synthèse de bibliothèque additive qui, en ne sélectionnant pas une incorporation à 100% des blocs de construction, crée des bibliothèques qui varient à la fois en longueur et en composition. Pour synthétiser des bibliothèques de protéines, comme d'autres méthodologies de synthèse additive, les blocs de construction sont simples et peu nombreux : 20 blocs de construction sont tout ce qui est nécessaire pour tout assemblage basé sur des cycles de codon unique.

Les bibliothèques plus courtes échantillonnent l'ensemble de l'espace de séquence fourni par les blocs de construction utilisés, les bibliothèques plus grandes convergent vers le programme d'assemblage. En théorie, plus l'utilisation des blocs de construction est restreinte, plus la bibliothèque ressemble au résultat d'événements naturels d'insertion ou de suppression – d'où le nom de la plateforme. Ainsi, pour une bibliothèque Indel de la forme abc , pour obtenir la séquence complète souhaitée, un programme d'assemblage comme AABBCC serait utilisé. Sur la base d'efficacités de couplage de 20 % par cycle, 3 % de l'assemblage final serait le résultat souhaité abc conception. Des variantes de 0 (une suppression complète) et 6 (le programme d'assemblage complet) d'acides aminés seraient générées ainsi que des bibliothèques de 1, 2, 3, 4 et 5 acides aminés. Une telle bibliothèque de bibliothèques serait synthétisée en un peu plus d'une journée.

Par PCR, cela dépend énormément du fait que abc peut être codé sous une seule dégénérescence. S'ils le peuvent, avec 7 amorces, il est possible de générer une bibliothèque similaire avec des séquences plus longues mieux représentées - en supposant, bien sûr, que la conception de la bibliothèque considérerait une variante telle que BBBBBB pertinent. Dans la pratique, beaucoup sur le terrain pensent qu'à mesure que vous vous éloignez de la séquence de départ, vous êtes moins susceptible d'isoler une variante fonctionnelle - voir ici. Une configuration à plusieurs amorces pourrait fournir une bibliothèque plus similaire, et elle devrait atteindre environ 78 amorces.

D'autre part, si UNE , B et C représentent des mélanges de codons (y compris également différents ratios de codons) ou des blocs de construction de différentes longueurs (par exemple des éléments de structure secondaire), alors les méthodes basées sur la PCR ne peuvent pas rivaliser avec les approches de synthèse additive - la qualité des bibliothèques sera (selon toute vraisemblance) simplement trop faible pour la plupart des techniques de sélection.

Pour développer et valider InDel, nous nous sommes concentrés sur la boucle oméga dans la bêta-lactamase. L'enzyme, responsable de la résistance à l'ampicilline (un antibiotique) chez les bactéries, est une enzyme commune bien caractérisée et facilement dosable en microbiologie, et une cible modèle pour l'évolution dirigée. La boucle oméga est également bien caractérisée pour son rôle dans la spécificité du substrat et il avait déjà été démontré qu'elle était fonctionnelle à différentes longueurs. Ensemble, cela en a fait une cible appropriée pour développer et valider la technologie (à la fois la synthèse et l'analyse ultérieure). La boucle oméga de type sauvage est DRWEPEL et nous savions dès le départ qu'une boucle conçue DRYYGEL - voir ici - nous donnerait un profil de résistance aux antibiotiques différent et mesurable.

Notre bibliothèque a été assemblée comme le montre la figure ci-dessous :

Chaque cycle apporte 50% de notre séquence cible et 50% d'un mélange des 20 blocs de construction disponibles. L'objectif était de générer des données bruitées pour démontrer également la puissance de la plateforme d'analyse.

La bibliothèque de sortie devait ressembler à :

Simulation d'assemblage de bibliothèque à l'aide du programme d'assemblage décrit ci-dessus. À l'aide d'un modèle de simulation d'assemblage simple (bientôt dans GitHub), 100 000 séquences assemblées ont été générées, en utilisant l'efficacité d'incorporation par cycle la plus précise que nous ayons obtenue au moment de la soumission

La bibliothèque InDel montrée ci-dessus est biaisée vers des séquences plus courtes que le programme comme on pourrait s'y attendre à partir des incorporations incomplètes par cycle. De plus, il est fortement biaisé vers le voisinage immédiat de la séquence cible (mais sans certains des biais qui émergeraient dans la PCR sujette aux erreurs). Les longueurs plus longues commencent à ressembler de plus en plus au programme d'assemblage ( RRYYYYGGEE ). Dans cette simulation, la cible visée ( RYYGE ) est présente à 0,01% . Cela signifierait que dans une bibliothèque 1e8 habituelle, la séquence cible devrait être présente environ 10 000 fois.

La PCR peut être utilisée pour assembler une famille de bibliothèques de même longueur, mais elles seront presque invariablement de profil très distinct. Par exemple, si un pur (NNK)x6 est utilisée, des variantes d'ADN 1.1e9 sont générées (représentant des protéines 6.4e7) avec la séquence cible prévue RYYGE comprenant 0,00002 % de la séquence totale avec 17 copies attendues dans une bibliothèque 1e8. Une telle occurrence peu fréquente est déjà un problème avant même que des bibliothèques d'autres longueurs ne soient générées et ajoutées à la bibliothèque complexe. Et là encore la métaphore LEGO est utile, car la sélection consiste à prélever un échantillon aléatoire de vos briques et à voir si elles correspondent à votre kit, sinon, les briques retournent dans le sac et vous réessayez. Si votre boîte contient 1e8 pièces, trouver l'une de vos pièces cibles est beaucoup plus facile s'il y en a 10 000 dans la boîte, plutôt que 17.

D'autre part, d'autres conceptions PCR sont possibles, par exemple, où au lieu de NNK une dégénérescence partielle est utilisée. Un 70%C10%FLINGUE 70%g10%ACTE K dans le premier résidu créerait une banque biaisée vers l'incorporation de R (cela conduirait à 52% d'incorporation de R à cette position avec d'autres acides aminés représentés entre 0,5% et 7,5%). Cette approche conduirait à une bibliothèque biaisée vers la séquence cible avec RYYGE représentant 0,1% de la population. D'autres biais subsisteraient (et cela serait toujours différent de la bibliothèque générée par InDel) et dans les futures mises à jour, je fournirai une comparaison plus détaillée pour ce point, y compris également une comparaison avec la PCR sujette aux erreurs.

Un tel mélange personnalisé doit être effectué manuellement lors de la synthèse chimique des amorces, ce qui entraîne des augmentations significatives des coûts - par ex. la synthèse des 5 codons nécessaires pour couvrir RYYGE à IDT s'élève à 386,90 EUR à RRP. Pour obtenir les différentes longueurs, plusieurs amorces (un total de 7 pour couvrir les bibliothèques entre 1 à 6 acides aminés) seraient nécessaires et le coût total de génération d'une telle bibliothèque dépasserait 1 500 euros. Nous estimons qu'une bibliothèque InDel coûte environ 150 euros.

Néanmoins, la précision de l'assemblage d'une bibliothèque de départ à une conception donnée dépend de l'exactitude des informations utilisées dans la conception (et non limitée par des annotations erronées de la base de données ou une connaissance incomplète de l'enzyme cible). Dans les cas non optimaux, l'échantillonnage au-delà des paramètres de conception peut donner des résultats si votre patience, votre chance et votre financement sont suffisants.

Pourtant, la puissance d'InDel ne réside pas dans la synthèse de bibliothèques de boucles, même si nous avons démontré son potentiel dans ce système simple. Son pouvoir réside dans la liberté de combiner des blocs de construction de n'importe quelle longueur permettant la synthèse de séquences d'acides nucléiques modulaires complexes (par exemple, des voies métaboliques et des nanostructures d'ADN) ainsi que dans l'assemblage combinatoire de gènes de protéines (par exemple, la construction de protéines à partir d'éléments de structure secondaires). De plus, le pipeline d'analyse établi avec l'assemblage InDel, permet le traitement rapide des données NGS à partir de la sélection et l'isolement des pics fonctionnels. Pour revenir à notre analogie avec LEGO, cela équivaudrait à ce que vous puissiez envoyer une photo de votre kit, mettant en évidence la pièce que vous souhaitez remplacer et que le magasin puisse vous envoyer une pièce de chaque pièce qui conviendrait à cet espace, y compris les combinaisons de pièces pour vous donner l'ajustement. Couplé au pipeline d'analyse, vous disposez d'un moyen incroyablement rapide de déterminer les pièces qui conviennent le mieux. C'est comme avoir une boutique LEGO qui peut lire dans vos pensées. Voilà une boutique LEGO unique.

Clarification : je ne suis pas le premier à considérer l'importance de la qualité des bibliothèques d'ADN et les versions mises à jour de cet article incluront au moins une partie de la littérature pertinente qui aborde les problèmes soulevés ici. En fin de compte, il s'agit d'un problème mathématique qui fait partie de la routine des scientifiques travaillant en évolution dirigée et qui peut avoir un impact énorme sur la réussite d'un projet.


Insertion de séquence d'ADN synthétique - Biologie

par Bill Sardi par Bill Sardi

Dans le Brave New World de la biologie inexplorée, tout se passe-t-il ? Où les biologistes s'arrêteront-ils dans leur frénésie incontrôlable pour acquérir des connaissances scientifiques de base ?

La dernière mode parmi les biologistes s'appelle la biologie synthétique. Le petit groupe qui se fait appeler biologistes synthétiques se tortille déjà à l'idée de réglementation, craignant que des limites n'entravent leurs efforts pour atteindre des objectifs encore indéfinis. L'idée même de la biologie synthétique est d'améliorer la nature, mais il y a beaucoup de charabia venant de la bouche de ces biologistes qui poussent les plus passionnés de science à se demander ce qui se passe.

Les biologistes synthétiques prétendent qu'ils ont l'intention de créer des organismes issus de la bio-ingénierie qui peuvent « produire des produits pharmaceutiques, détecter des produits chimiques toxiques, décomposer les polluants, réparer les gènes défectueux, détruire les cellules cancéreuses. » [The New Atlantis, Spring, 2006] Ce sont des objectifs louables. Mais il y a un côté sombre dans la direction qu'ils prennent.

Ce n'est pas que les humains ne modifient pas déjà la nature et ne transforment pas les systèmes biologiques. Le croisement de pastèques pour produire des variétés sans pépins, ou le greffage de variétés de fleurs pour créer, par exemple, de nouvelles couleurs de roses, a déjà été réalisé sans hésitation ni mal. Le travail de Gregor Mendel (1823&mdash84 après JC), qui a commencé par le croisement de variétés de germes de pois, se poursuit aujourd'hui. Mais c'est allé au-delà.

Les biologistes synthétiques étendent leur travail même au-delà des préoccupations des aliments génétiquement modifiés (OGM). Ils veulent concevoir de nouveaux brins d'ADN en séquences qui aboutissent à des virus totalement artificiels, aucune partie n'étant dérivée de séquences d'ADN trouvées dans la nature.

Gardez à l'esprit que, même avec les réglementations en place, les aliments OGM “Franken” se sont infiltrés dans la chaîne alimentaire. Même avec la réglementation en place, les abeilles pollinisent les cultures OGM avec des variétés naturelles. Les aliments OGM ont été développés avec une bonne intention, pour développer des cultures qui résistent aux attaques d'insectes, mais peuvent perturber la chaîne alimentaire. Des chercheurs britanniques ont récemment compté moins d'abeilles et de papillons dans les cultures OGM. [Proceedings Biology Science 2005 7 mars 272 (1562) : 463&mdash74] Malgré l'objection du public, le soja et le maïs OGM ont été consommés par les humains sans étiquetage ni notification appropriés. Les systèmes biologiques nouvellement conçus fabriqués par des biologistes synthétiques seront-ils secrètement mis en circulation, tout comme les OGM ? Les virus peuvent être utilisés comme vecteurs (véhicules) pour vacciner secrètement des populations humaines.

Ce que les biologistes synthétiques proposent est plus scandaleux et dangereux que les cultures OGM, et il leur est plus facile de contourner les règles et réglementations. Les biologistes synthétiques travaillent dans des laboratoires cachés, pas dans des champs de culture en plein air. Ils peuvent passer une commande pour construire de nouveaux virus entiers à partir d'ADN synthétique en commandant simplement de l'ADN viral auprès d'une entreprise de synthèse génétique. [Nature 25 mai 2006]

Les biologistes synthétiques sont constitués d'un groupe ne comptant pas plus de 500 à l'heure actuelle. Ils veulent utiliser des morceaux d'ADN, appelés “bio-briques,” pour construire des pseudo-organismes qui peuvent se développer et agir (même se répliquer) de manière plus précisément contrôlée &mdash créant des “machines” qui ne sont “pas tout à fait comme tout ce qui se trouve dans la nature », explique Alex Steffen dans un blog scientifique en ligne [5 mai 2004].

Oh, les biologistes synthétiques ne vont pas bien créer le blob & mdash, pas tout de suite en tout cas. Ils prétendent qu'ils vont se surveiller eux-mêmes, limitant principalement leur activité à la modification des chaînes courtes d'ADN dans les virus, qui sont des parties de l'ADN qui ne peuvent se répliquer que dans les cellules hôtes vivantes. Mais les biologistes synthétiques peuvent avoir d'autres agendas. Ils se réfèrent à la « reconception de la vie » pour « générer des systèmes chimiques qui soutiennent l'évolution darwinienne. » Bien qu'ils révèlent leur intention de créer « le pont entre la non-vie et la vie », selon deux chimistes de l'Université de Floride qui se comptent parmi les biologistes synthétiques. [Nature Reviews Genetics, juillet 2005]

Que veulent prouver les biologistes synthétiques ?

Qu'est-ce que les deux chimistes susmentionnés de l'Université de Floride entendent vraiment par là ? Ont-ils l'intention d'utiliser la biologie synthétique, par exemple, pour faire évoluer artificiellement des humains à partir d'ADN de chimpanzé ? Après tout, la première comparaison complète des plans génétiques des humains et des chimpanzés montre que ces primates partagent une identité parfaite avec 96 pour cent des séquences d'ADN humain. [Nature 1er septembre 2005]

En effet, la découverte de l'ADN par James Watson et Francis Crick en 1953 a été prétendue être le mécanisme même derrière l'évolution darwinienne. [Nature 25 avril 1953, pp. 737&mdash738, Nature 30 mai 1953, pp. 964&mdash967] Watson et Crick ont ​​affirmé que leur objectif était de détrôner la théorie traditionnelle selon laquelle un Créateur a produit la vie et de prouver que la vie a été créée et contrôlée par l'ADN. La découverte de l'ADN a même été appelée "le huitième jour de la création". Simon et Schuster, New York, 1979] Francis Crick, dans une interview en 2003, a déclaré que son dégoût pour la religion était l'un de ses principaux motifs dans le travail qui a conduit à la découverte sensationnelle de 1953. "L'hypothèse du dieu est plutôt discréditée", a déclaré Crick. [Telegraph (Londres), 20 mars 2003]

Le problème est que les substitutions de nouvelles protéines qui se produisent au fil du temps dans l'échelle nucléotidique qui comprennent les gènes n'ont jamais été en mesure de démontrer la production d'une nouvelle espèce. Les altérations de l'ADN décrivent des traits et des variations naturelles, comme la coloration des ailes de papillon ou les différences de becs d'oiseaux notées par Charles Darwin lors de ce séjour aux îles Galpagos dans les années 1800. La génétique mendélienne est souvent présentée de manière inappropriée comme une preuve de l'évolution darwinienne. Les biologistes synthétiques espèrent peut-être prouver qu'ils peuvent créer la vie et démontrer de manière concluante l'évolution pour la première fois.

Rappel de l'expérience Miller/Urey

L'objectif de la biologie synthétique, de « créer la vie », renvoie à l'expérience de laboratoire de Stanley L. Miller et Harold C. Urey en 1953 à l'Université de Chicago. Miller et Urey ont tenté de créer les éléments constitutifs de la vie, les acides aminés, à partir d'un mélange de gaz (ammoniac, méthane, hydrogène) et d'eau, stimulés par un courant électrique qui simulait la foudre atmosphérique, tous considérés comme communs sur la terre primitive. Leur expérience, pour recréer les éléments constitutifs de la vie à partir d'une "soupe primordiale", a été un échec et est souvent considérée comme une mythologie scientifique, car même si des composés organiques pouvaient être créés et que de vraies formes de vie émanaient, une teneur élevée en méthane environnement d'ammoniac aurait tué toute matière vivante. [Science 31 juillet 130 : 245&mdash512, 1959] Néanmoins, l'Université de Chicago a célébré le 50e anniversaire de l'expérience Miller/Urey en 2003. Curieusement, la biologie moderne n'a jamais répété l'expérience Miller/Urey pour vérifier ses conclusions.

Un terrain de jeu génétique différent

Il y a une différence entre le génie génétique et la biologie synthétique. Le premier implique l'insertion de gènes existants dans une autre espèce. Par exemple, les poissons qui brillent dans le noir ont été créés par l'insertion d'un gène qui produit un produit chimique fluorescent dans leur peau.

Ce que les biologistes synthétiques proposent, c'est de créer de nouveaux génomes à partir d'un ensemble de parties génétiques. Ils veulent créer des gènes qui n'existent pas encore dans la nature, et ils ne peuvent pas être sûrs de la façon dont ils fonctionneront jusqu'à ce qu'ils soient implantés dans des systèmes vivants.

Pour l'instant, les biologistes de synthèse se limitent à reconcevoir des organismes à petits génomes, comme Mycoplasma genitalium qui possède le plus petit génome bactérien connu (482 gènes codant pour des protéines). Mais c'est là que les choses deviennent inquiétantes.

Le domaine le plus simple de la manipulation biologique est celui des virus. Ce sont des formes de vie extrêmement petites et simples, constituées simplement d'une enveloppe protéique et d'un génome. Un virus se reproduit en insérant son génome dans les cellules d'autres formes de vie. Au fur et à mesure que ces cellules se dupliquent, le virus fait de même. Par exemple, des scientifiques des Centers for Disease Control and Prevention ont synthétisé le virus de la grippe espagnole, responsable de la pandémie de grippe de 1918. Ils ont pu altérer son génome et le rendre 39 000 fois plus virulent que n'importe quel autre virus de la grippe ! [Science (T. M. Tumpey et al.) 310, 77&mdash80 2005] Et si ce virus s'échappait du laboratoire ?

La biologie synthétique, c'est comme concevoir une arme à feu qui tirera dans des directions inconnues. Jonathan B. Tucker et Raymond A. Zilinskas, écrivant dans New Atlantis, déclarent que les systèmes issus de la bio-ingénierie restent « bruyants », c'est-à-dire imprévisibles. Ils citent Drew Endy du MIT qui dit que la biologie synthétique est encore incapable de prédire avec précision comment un nouveau circuit génétique se comportera à l'intérieur d'une cellule vivante. Les biologistes synthétiques proposent de créer des formes de vie de novo, c'est-à-dire pour la première fois. Il n'existe aucun modèle animal où ces nouveaux systèmes biologiques peuvent être testés et qui puisse prédire comment ils pourraient se comporter chez l'homme.

Le public est plus préoccupé par les scientifiques de laboratoire que par les terroristes biologiques

Markus Schmidt d'Autriche, écrivant dans Nature Magazine, dit que le public a plus peur que les formes de vie potentiellement gênantes ne soient accidentellement libérées des laboratoires qu'il ne craint qu'un terroriste biologique ne les libère à des fins néfastes. [Nature 441 : 29 juin 2006]

La mauvaise application la plus probable de la biologie synthétique implique la recréation de virus pathogènes connus en laboratoire. Ces virus pourraient être un problème même si une personne est génétiquement résistante et a été récemment immunisée.

Des virus se sont échappés des laboratoires de haute biosécurité. En 2003, un virus du SRAS s'est échappé accidentellement d'un laboratoire de biosécurité de niveau 3 à Singapour, et en 2004, deux autres évasions se sont produites dans de tels laboratoires à Pékin. [Nature 437, 794&mdash795 &mdash 6 octobre 2005]

La récente attaque à l'anthrax par livraison postale a été génétiquement retracée à une souche développée dans un laboratoire militaire de l'Institut de recherche médicale de l'armée américaine pour les maladies infectieuses à Fort Detrick (USAMRIID), Maryland. [New Scientist News Service, 9 mai 2002] L'enquête s'est arrêtée là et n'a pas continué.

Nature Magazine affirme que « la capacité des sociétés humaines à modifier et à transformer les systèmes biologiques augmentera davantage au cours de ce siècle qu'elle ne l'a fait au cours des cent siècles écoulés depuis l'aube de l'agriculture. » [Nature 441, 25 mai 2006] Quels sont les chances qu'un virus mortel s'échappe? C'est déjà un cauchemar imaginaire pour certains biologistes d'exiger que toutes ces expériences soient abandonnées. Pourquoi prendre le risque, demandent-ils?

La faute aux biohackers

Qui envisage d'utiliser la biologie synthétique & mdash les « gentils » ou les « méchants » ? Les reportages veulent déjà blâmer toute future version de formes de vie synthétiques sur les "biohackers", quels qu'ils soient. [EE Times: Les experts s'inquiètent que la biologie synthétique puisse engendrer des biohackers, 29 juin 2006] En fait, comme indiqué précédemment, les nouvelles formes de vie de la biologie synthétique pourraient trouver leur chemin en dehors du laboratoire, non pas intentionnellement, mais par erreur.

Un article paru dans Arms Control Today dit : « Des cellules synthétiques vivantes seront probablement fabriquées au cours de la prochaine décennie. Des agents pathogènes synthétiques plus efficaces que les agents pathogènes naturels sauvages ou génétiquement modifiés seront possibles quelque temps après. létal ou invalidant.” [New Atlantis, printemps 2006] Remarquez que cette déclaration émane d'un magazine militaire, parlant de guerre biologique, et non d'un journal scientifique parlant de la génétique utilisée pour améliorer la vie humaine. Les aspects négatifs et nocifs potentiels du génie génétique dépassent de loin tous les avantages imaginés. Des centaines de percées génétiques qui profiteraient à l'humanité pourraient être annulées par une seule erreur dans un laboratoire.

Le projet de démonstration initial

Afin d'inaugurer la biologie synthétique et d'obtenir l'approbation du public, le projet initial présenté est de développer une forme synthétique d'artémisinine, une molécule produite par l'absinthe qui pousse naturellement en Asie du Sud-Est. Alors que l'artémisinine est un remède très bon marché contre le paludisme, les biologistes synthétiques affirment qu'il est encore coûteux (coût estimé à 1 milliard de dollars pour fournir 70% des victimes du paludisme dans le monde), ils veulent donc le fabriquer synthétiquement.

La Fondation Bill & Melinda Gates a débloqué une subvention de 42,5 millions de dollars pour produire de l'artémisinine synthétique. Mais ce n'est pas de la vraie biologie synthétique. Ils créeraient la même molécule. C'est un moyen secret d'obtenir l'acceptation du public pour des choses à venir sous la bannière de la biologie synthétique. En outre, la Fondation Bill & Melinda Gates ressemble davantage à une façade à but non lucratif pour la R&D de vaccins et de médicaments qui finiront par rapporter des milliards de dollars à l'échelle mondiale.

Considérez deux cours de biologie synthétique. L'un est le programme qui prévaut actuellement pour limiter la taille des populations humaines. Un autre est la prolongation de la vie.

Considérons d'abord la deuxième utilisation de la biologie synthétique pour prolonger la durée de vie humaine. Les biologistes pourraient y parvenir en réinsérant dans les ovules humains fécondés (œufs) la séquence génétique pour la synthèse d'une enzyme appelée gulonolactone oxydase (GLO), afin que la progéniture humaine puisse continuellement synthétiser la vitamine C comme le font la plupart des autres mammifères.

Cela devrait être une priorité pour les biologistes puisque les humains portent un gène dysfonctionnel pour cette enzyme, qui désactive la synthèse de la vitamine C dans le foie, rendant les humains totalement dépendants de doses diététiques dérisoires de vitamine C pour prévenir le scorbut. Étonnamment, il n'y a que 142 rapports publiés sur GLO dans la base de données étendue et croissante de la National Library of Medicine. Les biologistes ont manifesté peu d'intérêt pour ce sujet.

Les humains ont été décrits comme une espèce mutante en raison de leur incapacité à produire de la vitamine C. La plupart des mammifères ont le gène intact pour la synthèse de GLO et produisent des quantités quotidiennes généreuses du métabolite hépatique ascorbate (vitamine C), environ 20 milligrammes par livre de poids corporel ( équivalent à 3200 milligrammes pour un humain de 160 livres/70 kilogrammes).La restauration de cette hormone/vitamine manquante a été proposée par Irwin Stone dans les années 1970 pour créer une nouvelle sous-espèce humaine plus robuste, plus durable et plus résistante. [Hypothèses médicales 5 : 711&mdash21, 1979]

Quatre enzymes sont nécessaires à la conversion de la glycémie en ascorbate (vitamine C). Il y a longtemps dans l'histoire de l'humanité, le gène qui contrôle la quatrième enzyme, la gulonolactone oxydase, est tombé en désuétude. L'injection de l'enzyme GLO à des cobayes, qui souffrent de la même situation que les humains et ne peuvent synthétiser l'ascorbate, produit de la vitamine C. [Nutrition Reviews 1982 Oct 40 (10) : 310&mdash1] Les effets de cette mutation et de la carence en vitamines ne sont pas uniquement limités. aux symptômes manifestes du scorbut (saignement des gencives, douleurs articulaires, fatigue, mauvaise cicatrisation des plaies). Par exemple, sans apport de vitamine C supplémentaire,

800 milligrammes équivalent humain chez un cobaye, cet animal développera invariablement une maladie cardiovasculaire et mourra prématurément.

La structure entière du gène humain GLO, qui est similaire en structure et en origine à un gène d'une autre espèce, a été révélée par une recherche assistée par ordinateur. Les généticiens de l'Université de Wakayama au Japon savent comment corriger cette erreur génétique.

Voici leur description du problème :

Seuls cinq exons (la protéine codant la séquence d'ADN d'un gène), contre 12 exons constituant le gène fonctionnel GLO de rat, restent dans le génome humain. Une comparaison de ces exons avec ceux de leurs homologues fonctionnels chez le rat montre qu'il existe deux suppressions de nucléotides simples (un nucléotide est une sous-unité de l'ADN comme l'adénine, la guanine, la thymine ou la cytosine), une délétion triple de nucléotides et une seule insertion de nucléotides. dans la séquence humaine. Comparée en termes de codons (une séquence spécifique de trois bases d'ADN dans un gène), la séquence humaine présente une délétion d'un seul acide aminé, deux codons d'arrêt et deux codons aberrants auxquels manque un nucléotide en plus de nombreuses substitutions d'acides aminés. [Journal Nutrition Science Vitaminology 49 : 315&mdash19, 2003]

De plus, des chercheurs de l'Université de Kyoto au Japon ont réussi à insérer le gène GLO manquant ou dysfonctionnel dans des œufs fécondés de poissons médaka sujets au scorbut, produisant une progéniture qui peut synthétiser la vitamine C. [Biochemical Biophysical Research Communications 223 : 650&mdash53, 1996]

Alors pourquoi n'y a-t-il aucune priorité parmi les biologistes synthétiques pour restaurer le défaut biologique humain majeur qui a tourmenté l'humanité pendant des siècles ? Le manque d'enthousiasme exprimé pour la réinsertion d'un gène GLO fonctionnel dans le génome humain reste inexpliqué. C'est peut-être parce que la perte du gène GLO ne correspond pas aux théories darwiniennes préconçues, que l'humanité a progressivement évolué à partir d'espèces inférieures. Cette mutation génétique aurait rendu l'Homo sapiens moins capable de survivre. Qui sait vraiment pourquoi cette préoccupation principale n'a pas pris le pas dans les rangs des biologistes synthétiques ? On pense que la restauration du gène GLO prolongerait la vie humaine de plusieurs décennies au-delà de l'espérance de vie actuelle. Peut-être que l'agenda dominant pour contrôler la taille de la population humaine dans le monde expliquerait l'absence d'un projet d'insertion de gènes GLO dans les planches à dessin des biologistes.

Cours n°2 de biologie synthétique

Réfléchissez maintenant à la manière dont la biologie synthétique pourrait être utilisée pour aborder le programme de contrôle de la population. Le développement « accidentel » d'un virus mortel qui s'échappe d'un laboratoire serait un scénario qui me vient à l'esprit. Il a été dit que la nature contrôlait autrefois la taille des populations humaines en déclenchant périodiquement des fléaux, et que les maladies anciennes devaient être réintroduites, conformément à la théorie darwinienne de la « survie du plus fort ». Il est intéressant de noter qu'une fois que les humains ont acquis les connaissances nécessaires pour manipuler le génome des germes pathogènes, nous entendons parler de rétrovirus et de virus mutés qui peuvent balayer la terre et potentiellement tuer des millions, voire des milliards. Il n'y a pas de mutation naturelle qui explique pourquoi les virus passent des animaux aux humains pour la première fois dans l'histoire.

Des efforts secrets de contrôle de la population déjà en cours

Des efforts manifestes massifs pour contrôler la taille de la population mondiale sont en cours, notamment le contrôle des naissances, le report du mariage, l'acceptation du mariage homosexuel, la limitation de la taille de la famille, l'avortement, une plus grande indépendance des femmes, etc. Cependant, on soupçonne que des efforts secrets pour contrôler la population taille sont déjà en cours. Pourquoi les cliniques de fertilité abondent-elles aujourd'hui alors qu'elles n'étaient pas nécessaires il y a des décennies ?

Par exemple, la récente prise de conscience que la réduction du cholestérol n'améliore pas de manière significative l'espérance de vie amène à se demander pourquoi le contrôle du cholestérol est un programme public si largement promu. [Journal Hypertension 23:1803&mdash8, 2005] Vous serez peut-être surpris d'apprendre qu'un rapport publié dans le Journal of the Pharmaceutical Society of Japan appelle à l'abandon de la théorie du cholestérol dans les maladies cardiaques. [Journal Pharmaceutical Society Japan -YAKUGAKU ZASSHI, Volume 125 (11), pages 833&mdash852, 2005]

Les graisses alimentaires et le cholestérol sont un précurseur de la synthèse des œstrogènes et de la testostérone, hormones sexuelles nécessaires à la fertilité et à la virilité. Les souris femelles qui ont des formes modifiées de cholestérol HDL sont infertiles. [Journal Clinical Investigation 2001 Dec 108 (11) : 1717&mdash22] La diminution du cholestérol peut abaisser les niveaux d'hormones. Le programme public de contrôle du cholestérol, même chez les jeunes adultes fertiles à faible risque de maladie cardiovasculaire, n'est-il qu'un programme caché de contrôle de la population ?

L'effort pour insérer du fluorure dans les approvisionnements publics en eau potable peut également être une méthode secrète de contrôle de la population.

Le fait que des experts crédibles aient exprimé leurs objections scientifiques à la fluoration, que les pays européens interdisent la fluoration des approvisionnements en eau, et le fait que les personnes qui ont grandi avec de l'eau fluorée n'ont, en moyenne, que 1/2 d'un remplissage de moins par vie que les personnes qui n'ont pas bu d'eau fluorée [Chemical and Engineering News, 8 mai 1989], amène à se demander pourquoi les États-Unis fluorent-ils l'approvisionnement en eau potable ? Les objections scientifiques à la fluoration de David R. Hill, professeur émérite, Université de Calgary, Alberta, Canada, et Robert J. Carton, PhD, ancien scientifique de l'EPA peuvent être consultées en ligne.

Une seule micro-dose de fluorure injectée à des rats albinos mâles adultes provoque l'arrêt de la production de spermatozoïdes et l'absence de spermatozoïdes dans les testicules. [Reproductive Toxicology 1991 5(6): 505&mdash12] Cependant, les indices d'accouplement, de fertilité et de survie des rongeurs ne sont pas affectés par des niveaux élevés de fluorure dans l'eau potable. [Food Chemistry Toxicology 2001 Jun 39(6): 601&mdash13] Mais les rongeurs synthétisent leur propre vitamine C comme une hormone que les humains ne font pas, et ont donc une protection naturelle contre les effets délétères du fluorure. La fourniture de suppléments de vitamine C annule les effets indésirables du fluorure sur le sperme masculin. [International Journal Fertility Menopausal Studies 1994 Nov-Dec 39 (6) : 337&mdash46]

Les efforts secrets de contrôle de la population peuvent expliquer l'effort actuel pour limiter le dosage des vitamines dans les compléments alimentaires (CODEX-Organisation mondiale de la santé). Des niveaux réduits de vitamine C nuisent à la production de spermatozoïdes chez l'homme. [West African Journal Medicine 2004 Oct-Dec 23(4): 290&mdash3] Les suppléments vitaminiques prolongent la période de fertilité chez les animaux. [British Poultry Science 2005 juin 46(3) : 366&mdash73] Les limitations de dosage de vitamines dans les compléments alimentaires pourraient affecter négativement les taux de fertilité dans les populations humaines.

La biologie synthétique serait-elle utilisée de la même manière dans des tentatives secrètes pour contrôler la taille des populations humaines ?

Pour beaucoup de gens, l'idée de créer la vie en laboratoire semble relever de la science-fiction. Pourtant, certains scientifiques synthétiques prétendent maintenant qu'ils sont sur le point de le faire. Supposons un instant que, dans l'intérêt de la science fondamentale, les biologistes synthétiques veulent seulement tester des hypothèses pour confirmer la théorie de l'évolution darwinienne. Cela semble assez innocent. Pourtant, même si les biologistes synthétiques peuvent créer un nouveau virus de novo, c'est-à-dire à partir de zéro, cela ne crée toujours pas une forme de vie complexe ni n'explique comment les acides aminés (protéines) se sont formés ou arrangés en ADN.

Paul Davies est professeur invité à l'Imperial College Life, a décrit le défi dans un numéro de 2002 du Guardian (Royaume-Uni). Davies dit que la vie, telle que nous la connaissons maintenant, n'est pas une matière magique. Ce n'est pas quelque chose qui peut être incubé dans les laboratoires de chimie. "Il ne peut pas être évoqué en infusant de l'énergie dans la matière, comme un éclair d'électricité, a aggravé la Dr Frankenstein. Aucune force vitale ne peut être ajoutée aux molécules pour créer la vie.

Le professeur Davies l'explique ainsi :

"Au lieu de cela, la cellule vivante est mieux considérée comme un superordinateur et un système de traitement et de réplication de l'information d'une complexité étonnante. L'ADN n'est pas une molécule spéciale qui donne la vie, mais une banque de données génétiques qui transmet ses informations à l'aide d'un code mathématique. La plupart des fonctionnements de la cellule sont mieux décrits, non pas en termes de matériel & mdash matériel & mdash mais en tant qu'informations ou logiciels. Essayer de créer la vie en mélangeant des produits chimiques dans un tube à essai, c'est comme souder des interrupteurs et des fils pour tenter de produire Windows 98. Cela ne fonctionnera pas car cela résout le problème au mauvais niveau conceptuel.

Bill Gates, fondateur de Microsoft, a déclaré que « l'ADN est comme un programme logiciel, mais beaucoup plus complexe que tout ce que nous avons jamais conçu. »

En 2002, Craig Venter, un pionnier impliqué dans le projet du génome humain, a annoncé son intention de créer une toute nouvelle forme de vie. Venter envisage de dépouiller et de reconstruire le génome de Mycoplasma genitalium, un microbe primitif qui habite le tractus génital.

Le professeur Davies suggère que nous ne retenions pas notre souffle à ce sujet. Il dit:

“Mais cela ne rend pas tant la vie que de la réorganiser. Même une simple bactérie est un vaste assemblage de molécules élaborées de manière complexe, dont beaucoup sont minutieusement personnalisées. Bien que ces molécules spécialisées ne soient pas elles-mêmes vivantes, elles sont le produit d'êtres vivants. Les scientifiques les utilisent dans leur bricolage microbien. En d'autres termes, ils utilisent les produits d'organismes vivants pour recréer des organismes vivants. Ils sont encore loin de pouvoir reconstituer une cellule vivante à partir de zéro.”

Davies termine son article en demandant : « Comment la nature a-t-elle fabriqué le premier processeur d'informations numériques au monde & dash la cellule vivante d'origine & dash du chaos aveugle de molécules maladroites ? Comment le matériel moléculaire a-t-il réussi à écrire son propre logiciel ?”


Remerciements

Les auteurs présentent leurs excuses à leurs collègues pour des travaux qu'ils n'ont pas pu citer en raison de contraintes d'espace. Ils remercient H. Wang pour ses commentaires critiques sur le manuscrit. Recherche en biologie synthétique dans le laboratoire de M.F. est soutenu par le Conseil européen de la recherche (ERC ProNet advanced grant n° 321381) et par le Centre national suisse de compétence en recherche (NCCR) Molecular Systems Engineering.

Informations sur l'examinateur

Nature Reviews Biologie cellulaire moléculaire remercie J. Collins, P. Silver et les autres évaluateurs anonymes pour leur contribution à l'évaluation par les pairs de ce travail.


Insertion de séquence d'ADN synthétique - Biologie

SAN DIEGO — 27 avril 2021 — Codex DNA, Inc., créateurs du système BioXp™, un instrument de paillasse entièrement automatisé qui permet de nombreux workflows de biologie synthétique, a annoncé aujourd'hui la sortie d'un workflow d'ARNm pour le poste de travail BioXp™ permettant aux scientifiques de générer ARNm synthétique à partir d'une séquence d'ADN en une seule nuit.

La construction d'ARNm est devenue un système très attractif pour le développement de produits thérapeutiques et de vaccins, avec des centaines de projets de ce type actuellement à divers stades de développement. Cependant, les étapes requises pour construire l'ARNm sont nombreuses, longues et souvent semées de difficultés. Les options actuelles pour la synthèse d'ARNm rapide et à petite échelle nécessaire dans ces projets se sont avérées être un goulot d'étranglement majeur, prenant des jours, des semaines ou des mois. Le nouveau kit de synthèse d'ARNm à petite échelle BioXp™ de Codex DNA aide à atténuer bon nombre de ces goulots d'étranglement car il contient tous les réactifs Gibson Assembly™ nécessaires pour fabriquer des microgrammes d'ARNm synthétique biologiquement actif à l'aide de fragments de gènes synthétisés de novo et corrigés des erreurs (matrice d'ARNm) en une seule nuit.

« L'objectif de notre recherche est de développer de nouvelles thérapies à base d'ARNm pour les maladies génétiques rares. Nous nous engageons à le faire rapidement et efficacement, mais nous sommes limités par le temps qu'il faut de la conception à l'évaluation de la nouvelle thérapeutique. Nous pensons que la solution de Codex DNA réduira considérablement ce temps, nous aidant ainsi à atteindre notre objectif de fournir rapidement des thérapies qui changent la vie. » a déclaré Boris Resnick, scientifique II, thérapie et recherche par ARNm chez Ultragenyx.

« Les vaccins et les traitements à base d'ARNm ont démontré des avantages pour les patients atteints d'un large éventail de maladies, notamment plusieurs maladies infectieuses comme le COVID-19 et même le cancer », a déclaré Todd R. Nelson, PhD, directeur général de Codex DNA. « Offrir un flux de travail pour synthétiser l'ARNm sur le système BioXp ™ réduit considérablement le temps d'exécution de quelques jours ou semaines à une analyse d'une nuit et augmente le débit et l'échelle, apportant un nouvel espoir pour répondre aux limites actuelles des options préventives et thérapeutiques disponibles aujourd'hui. »

Cette solution est conçue pour offrir les avantages suivants :

  • Synthèse à la demande d'ARNm biologiquement actif personnalisé, prêt à être utilisé directement dans les flux de travail en aval
  • Flexibilité de format entre les applications d'ADN et d'ARNm
  • Flux de travail guidé par l'ARNm plus rapide et évolutif
  • Capacité à construire des gènes, des ARNm et des clones dans une large gamme de tailles et de complexité
  • Optimisé pour la vitesse, la prévisibilité et la reproductibilité du processus de conception-construction-test de biologie synthétique

Codex DNA a développé des systèmes BioXp™, y compris le système BioXp™ 3250 actuel, des kits BioXp™ pour générer un large éventail de formats d'ADN synthétique et d'ARNm, et des réactifs de paillasse qui complètent les applications et solutions automatisées de flux de travail de biologie synthétique.

À propos de l'ADN du Codex
Créateurs du système BioXp™, d'une plate-forme de biologie synthétique mains libres entièrement automatisée et de la méthodologie Gibson Assembly® standard de l'industrie, Codex DNA fournit aux chercheurs les outils dont ils ont besoin pour concevoir, coder et synthétiser l'ADN rapidement et en toute sécurité. Codex DNA accélère les avancées dans les domaines de la médecine personnalisée, de l'ingénierie des anticorps, du développement de vaccins, de la découverte de médicaments et du stockage de l'ADN.


Méthodes d'insertion d'ADN ciblée dans les plantes

Dans cette section, nous fournissons un aperçu historique des méthodes d'insertion d'ADN ciblée dans les plantes et fournissons quelques exemples pour chaque méthode. Pour une liste plus complète des rapports publiés sur l'insertion ciblée d'ADN dans les plantes, nous renvoyons les lecteurs à Annexe SI, tableau S1.

Recombinaison homologue non assistée.

Des recherches pionnières dans les années 1980 sur des cellules de mammifères ont démontré que l'ADN exogène peut être ciblé vers des sites spécifiques du génome de l'hôte à une faible fréquence par recombinaison homologue (HR) (12 ⇓ –15). Ces découvertes ont inspiré la première démonstration d'insertion ciblée d'ADN dans la plante modèle de tabac par Paszkowski et al., en 1988 (16). Les chercheurs ont isolé des protoplastes (encadré 1) à partir de lignées de tabac portant un gène marqueur sélectionnable partiellement délété et ont électroporé ces protoplastes avec de l'ADN codant pour le gène marqueur portant une délétion différente (16). Comme les deux délétions ne se chevauchaient pas, la RH entre l'ADN génomique et l'ADN du donneur a restauré la fonction du gène marqueur (16). L'efficacité estimée de HR dans cette étude était de 0,5 à 4,2 × 10 -4 (16), ce qui était comparable à la fréquence HR signalée dans les cellules de mammifères à peu près au même moment (15, 17). Des études similaires sur le tabac et Arabidopsis insertion d'ADN ciblée basée sur la RH documentée à des efficacités similaires (18 ⇓ –21).

Les chercheurs ont signalé que les stratégies d'insertion d'ADN ciblées basées sur les RH entraînent souvent des événements RH inauthentiques (21 ⇓ ⇓ –24). Pour enrichir les véritables événements d'insertion ciblés médiés par les RH, deux types de systèmes de sélection positifs-négatifs ont été établis. Dans le premier système, Risseeuw et al. plants de tabac receveurs générés portant le gène marqueur sélectionnable négatif coda, qui code pour une cytosine désaminase et confère une létalité en présence du composé chimique 5-fluorocytosine (25). Les chercheurs ont électroporé des protoplastes dérivés de ces plantes receveuses avec un plasmide pour induire la RH de la manière souhaitée, ce qui insérerait un gène marqueur de résistance à la kanamycine et perturberait simultanément coda (25). En appliquant simultanément la kanamycine et la 5-fluorocytosine, l'efficacité de l'insertion ciblée a été augmentée à 5,7 × 10 -3 (25). Cependant, comme ce système de sélection positif-négatif reposait sur la présence de la coda gène au site cible, il n'est pas applicable à d'autres cibles génomiques. Dans un second système développé par Terada et al., en 2002, un plasmide à double sélection porte un gène marqueur sélectionnable positif (encadré 1) flanqué d'une séquence homologue à la cible génomique et un gène de toxine diphtérique en dehors de la région homologue comme marqueur négatif conférant létalité (26). Le HR souhaité entraînerait l'insertion ciblée du seul gène marqueur sélectionnable positif, tandis que l'intégration aléatoire de l'ADN délivré dans le génome hôte entraînerait l'insertion à la fois des marqueurs sélectionnables positifs et négatifs (26). Cette approche a été utilisée pour générer des mutants d'insertion à deux loci dans le riz à des rendements de 1 à 2 % (26, 27).

La surexpression de gènes connus pour améliorer les RH peut également favoriser une insertion d'ADN ciblée à haute efficacité dans les plantes. Par exemple, en 2005, Shaked et al. ont rapporté que l'expression constitutive du gène de remodelage de la chromatine favorisant les RH de la levure Sensible aux radiations 54 (ScRAD54) dans Arabidopsis a augmenté l'efficacité de l'insertion d'ADN ciblée d'un à deux ordres de grandeur sans altérer les phénotypes (28). Notamment, l'insert contenait un gène de protéine fluorescente verte sans promoteur (GFP) sans aucun gène marqueur sélectionnable, ce qui suggère que n'importe quelle séquence nucléotidique peut être utilisée comme insert dans cette méthode (28).

En raison de la faible fréquence de HR intrinsèque, la plupart des premières méthodes d'insertion d'ADN ciblée qui reposaient uniquement sur ce processus intrinsèque étaient inefficaces et ne peuvent pas être largement appliquées dans les plantes. Pour pallier l'inefficacité, d'autres méthodes ont été développées par la suite, qui sont décrites dans les sections suivantes.

Méthodes basées sur la recombinase.

Les recombinases reconnaissent des séquences nucléotidiques spécifiques appelées sites de recombinaison et activent l'échange d'ADN (29). Le positionnement relatif des deux sites de recombinaison détermine le résultat de la recombinaison (Annexe SI, Fig. S1UNE). Lorsque des sites de recombinaison correspondants sont présents à la fois sur la cible génomique et sur l'ADN donneur portant la séquence nucléotidique à insérer, la recombinase correspondante peut catalyser l'insertion ciblée de l'ADN donneur au niveau de la cible génomique (Annexe SI, Figure.S1 B et C). Au début des années 1990, divers systèmes de recombinase ont été développés pour l'insertion de gènes spécifiques à un site (30), tels que le bactériophage Cre-Saumon fumé (31), la cible de reconnaissance flipase-flipase de levure (FLP-FRT) (32) et le site de recombinase de la levure (R-RS) système (33). Ils ont été exploités par des phytologues pour intégrer des fragments d'ADN sur des cibles génomiques définies portant des sites de recombinaison appropriés.

Étant donné que ces réactions de recombinaison sont réversibles en présence de la recombinase, l'ADN inséré peut être excisé de la cible génomique (34) (Annexe SI, Fig. S1UNE). Cela crée un défi pour l'utilisation de systèmes de recombinase pour une intégration stable sur cible de l'ADN. En 1995, Albert et al. modifié le Cre-Saumon fumé système pour empêcher efficacement l'inversion de l'insertion d'ADN catalysée par la recombinase dans les plants de tabac (35). Premièrement, les séquences nucléotidiques de Saumon fumé les sites ont été modifiés de sorte que la réaction de recombinaison favorise fortement une direction (35). Deuxièmement, ils ont conçu des stratégies dans lesquelles la quantité de la recombinase Cre est réduite après l'insertion d'ADN prévue (35). Grâce à ces améliorations, une proportion élevée de plants de tabac régénérés portaient une insertion en une seule copie au niveau de la cible génomique désignée (35). Des exemples supplémentaires d'insertion de gène ciblée conduisant à la restauration d'un gène marqueur à l'aide de systèmes de recombinase ont été rapportés dans le tabac (6, 36), Arabidopsis (37 ⇓ –39), le soja (40), le riz (41, 42) et le maïs (43). Ces études ont démontré que les systèmes de recombinase peuvent être utilisés pour induire l'insertion de gènes ciblés dans diverses espèces végétales.

Des améliorations supplémentaires de l'insertion de gènes ciblée à base de recombinase dans les plantes ont été apportées. Des systèmes de sélection positive-négative ont été utilisés dans des méthodes d'insertion de gènes basées sur la recombinase pour enrichir les événements d'insertion sur cible. Par exemple, le gène de biosynthèse des cytokinines isopentyle transférase (ipt) ou le gène de la cytosine désaminase coda ont été utilisés comme gènes marqueurs sélectionnables négatifs car ils codent pour des protéines qui tuent le tissu végétal dans des conditions sélectives appropriées (36, 38). Dans ces configurations expérimentales, l'insertion non souhaitée du plasmide donneur sur des sites génomiques aléatoires introduirait le gène marqueur négatif dans le génome de la plante et abolirait la cellule hôte (36, 38). En plus d'adopter un système de sélection positif-négatif, Nanto et al. en 2005, ils ont également placé des sites de recombinaison spéciaux sur l'ADN du donneur qui favorisent l'excision et l'élimination du donneur intégré au hasard, mais pas l'insert d'ADN sur la cible (36). Avec ces améliorations, l'efficacité globale du ciblage a atteint 3% (36). En outre, les améliorations apportées aux techniques de transformation des plantes ont également augmenté l'efficacité globale de l'insertion de gènes ciblée à base de recombinase. Par exemple, Anand et al. en 2019 a appliqué un FLP- optimiséFRT système et le Wus2-Bbm méthode de transformation du maïs (44), réalisant une insertion d'ADN ciblée avec une efficacité de 7 % dans le maïs (43).

Les méthodes d'insertion de gènes basées sur la recombinase peuvent être efficaces, mais elles dépendent invariablement de la disponibilité de lignées receveuses portant des sites de recombinaison préintégrés. Les cibles génomiques disponibles pour l'insertion d'ADN sont donc limitées. Cette limitation peut être surmontée en utilisant des outils d'insertion de gènes plus récents (discutés ci-dessous) pour placer des sites de recombinaison sur un plus large éventail de sites génomiques en tant que zones d'atterrissage pour une insertion d'ADN ciblée supplémentaire à l'aide de méthodes basées sur la recombinase (45).

Méthodes basées sur la réparation de l'ADN.

La modification du génome au niveau d'une cible donnée peut être introduite à des fréquences relativement élevées lors de la réparation des cassures double brin (DSB) de l'ADN (46). Les mécanismes cellulaires pour réparer les DSB peuvent être grossièrement classés en jonction d'extrémité (EJ) et HR (47, 48). La voie EJ est en outre divisée en jonction d'extrémité non homologue (NHEJ) et jonction d'extrémité médiée par microhomologie (MMEJ, également connue sous le nom d'EJ alternative) (47). Au cours de la NHEJ, les deux extrémités cassées sont directement jointes, parfois accompagnées de modifications de séquence aux extrémités de jonction, principalement sous la forme de petites insertions ou délétions (49). Contrairement à NHEJ, MMEJ implique l'alignement de séquences de microhomologie (généralement moins de 16 nucléotides [nt] de longueur) présentes aux deux extrémités de l'ADN avant de se joindre et entraîne généralement la délétion de la séquence nucléotidique entre les deux microhomologies (50). En revanche, la voie de réparation HR est généralement considérée comme sans erreur et nécessite une homologie plus longue (généralement >20 nt) aux deux extrémités de l'ADN (47). HR est rare par rapport à EJ, en particulier dans les cellules végétales somatiques (51, 52). La NHEJ est largement considérée comme la voie de réparation la plus répandue chez les plantes. NHEJ, MMEJ et HR ont tous été exploités avec succès pour l'insertion d'ADN ciblée de routine (Annexe SI, Fig. S2) dans des cellules de mammifères (53, 54). Chez les plantes, la plupart des exemples rapportés d'insertion de gènes ciblés via la réparation de l'ADN se sont appuyés sur les RH. Il n'y a eu que quelques exemples d'insertion de gènes ciblés dans les plantes via NHEJ. Nous discuterons des exemples associés aux deux voies de réparation dans cet article. Notamment, une étude récente sur le riz suggère que les efficacités de délétion de séquences résultant de MMEJ et NHEJ sont comparables, l'efficacité de MMEJ étant largement influencée par la disponibilité de microhomologies à proximité du DSB (55). Cela indique que MMEJ a le potentiel d'être exploité pour l'insertion ciblée de gènes dans les plantes à l'avenir.

La génération de DSB sur des cibles génomiques définies est cruciale pour une insertion efficace de l'ADN sur ces sites. Les nucléases dirigées vers le site (SDN) sont des enzymes capables d'induire des DSB sur des cibles génomiques avec des séquences nucléotidiques spécifiques (51, 56). Dans cette section, nous mettons en évidence des exemples d'insertion d'ADN ciblée dans des plantes réalisées à l'aide de quatre plates-formes SDN majeures : les méganucléases, les nucléases à doigt de zinc (ZFN), les nucléases effectrices de type activateur de transcription (TALEN) et CRISPR-Cas. Nous n'incluons pas d'exemples de remplacement de séquence médié par SDN dans notre discussion, pour lesquels les lecteurs sont dirigés vers deux revues complètes (51, 57).

Méganucléases.

Les méganucléases (également appelées endonucléases à tête chercheuse) sont naturellement présentes dans un grand nombre d'organismes procaryotes et eucaryotes. Ils clivent sélectivement l'ADN au niveau des cibles génomiques avec des séquences nucléotidiques spécifiques de 14 paires de bases (pb) à 40 pb (58). La spécificité de ciblage relativement élevée en a fait des candidats prometteurs comme outils d'ingénierie du génome dans les années 1990.

En 1993 et ​​1996, Puchta et al. ont démontré que les DSB générés par la méganucléase de levure I-SceI peut augmenter la fréquence de HR à un locus spécifique de plus de deux ordres de grandeur dans les cellules de tabac (59, 60). Dans l'étude de 1996, les chercheurs ont établi un système d'analyse dans le tabac où l'insertion d'ADN ciblée par HR activerait un gène marqueur sélectionnable (60). Co-livraison de l'ADN du donneur avec un plasmide codant I-SceI, qui a reconnu la cible d'insertion, a augmenté l'efficacité de la RH de 10 -5 à plus de 10 -3 (60). Dans une étude ultérieure des jonctions de réparation résultantes, Agrobactérie-livré ADN codage I-SceI s'est avérée s'intégrer occasionnellement à la cible de clivage génomique de I-SceI (61). Cette découverte a conduit à l'application de méganucléases pour insérer Agrobactérie-livré de l'ADN à des cibles désignées dans le génome de la plante (62, 63). L'utilisation de méganucléases pour l'insertion ciblée d'ADN a également été démontrée dans le maïs (64) et l'orge (65) en recourant à la fonction d'un gène marqueur sélectionnable.

Le recours à un site existant dans le génome qui correspond à la spécificité de séquence de la nucléase impose des contraintes à l'application de méganucléases pour l'insertion ciblée de gènes dans les plantes. En raison de cette limitation, les méganucléases ont été largement remplacées par des outils moléculaires plus récents (discutés ci-dessous).

Les ZFN sont des nucléases chimériques créées par la fusion d'un domaine de liaison à l'ADN et d'un domaine de clivage d'ADN non spécifique, typiquement dérivé de l'endonucléase FokI (66). Le domaine de liaison à l'ADN consiste en plusieurs répétitions en doigt de zinc, chacune reconnaissant un triplet de nucléotides distinct. En combinant diverses répétitions en doigt de zinc, le domaine de liaison à l'ADN peut être programmé pour reconnaître une séquence nucléotidique spécifique de 9 à 18 bases (67). Parce que le FokLe domaine I ne peut couper l'ADN que lorsqu'il est dimérisé, une paire de ZFN qui reconnaissent des sites à proximité immédiate est utilisée pour couper l'ADN au niveau de la cible génomique prévue (68). Par rapport aux méganucléases, les ZFN sont des SDN plus flexibles car ils peuvent être programmés pour cibler n'importe quel emplacement génomique.

L'utilisation de ZFN dans l'insertion ciblée d'ADN dans les plantes a été démontrée pour la première fois en 2005 par Wright et al. dans le tabac (69). Les chercheurs ont codé l'ADN codant pour une ZFN et une matrice de réparation de donneur dans des cellules de tabac pour réparer un gène rapporteur défectueux qui avait été précédemment intégré dans le génome du tabac (69). Le clivage au niveau du gène rapporteur défectueux par le RH amélioré ZFN entre la cible et la matrice de réparation, entraînant l'insertion d'un fragment d'ADN de 600 pb, restaurant la fonction du gène rapporteur (69). Cette étude de validation de principe a montré que les ZFN peuvent être utilisées dans les plantes pour induire une RH et une insertion d'ADN ciblée. Shukla et al. en 2009 a utilisé des ZFN pour insérer un gène de tolérance aux herbicides dans le gène métabolique du maïs inositol-1,3,4,5,6-pentakisphosphate 2-kinase (IPK1), perturbant sa fonction (70). Cette insertion ciblée a conféré une tolérance aux herbicides et réduit l'accumulation de phytate, un composant des graines qui peut favoriser les carences minérales chez l'homme en altérant l'absorption du fer, du zinc et du calcium (70).

L'empilement de plusieurs caractères sur un seul locus est souvent souhaitable car cela réduit considérablement les efforts de sélection. À cette fin, Ainley et al. en 2013 a démontré l'utilisation itérative de l'insertion de gènes ciblés médiée par ZFN via RH dans le maïs pour empiler plusieurs gènes marqueurs sur un seul site (71). S'appuyant sur le même système, Kumar et al. en 2015 a développé un système qui échange simultanément des marqueurs sélectionnables et intègre de nouveaux gènes de caractères dans le maïs, permettant d'empiler des gènes de caractères non marqueurs (72). Une stratégie similaire d'empilement de gènes basée sur NHEJ par l'utilisation itérative de l'insertion de gènes ciblée médiée par ZFN a également été proposée dans le tabac et Arabidopsis (73). Dans un autre effort d'empilement de gènes sur une cible génomique désignée dans les plantes, Bonawitz et al. en 2019 a démontré l'insertion ciblée d'un fragment d'ADN de 16,2 kb portant quatre transgènes dans le génome du soja à l'aide de ZFN (74).

Les ZFN sont hautement programmables : les acides aminés du domaine à doigt de zinc peuvent être ajustés pour une variété de cibles génomiques. Par conséquent, l'application des ZFN ne repose pas sur la création de lignées de plantes réceptrices portant des sites cibles pré-introduits. Des répétitions en doigt de zinc spécifiques ont été développées pour la plupart des triplets de nucléotides (75). Cependant, la combinaison modulaire de ces répétitions pour une ZFN efficace et spécifique à la séquence nécessite un criblage et une optimisation laborieux (75).

TALENS.

Comme les ZFN, les TALEN sont des enzymes chimériques coupant l'ADN résultant de la fusion d'un domaine de liaison à l'ADN hautement modulaire et de la Fokdomaine de la nucléase I (76, 77). Le domaine de liaison à l'ADN d'un TALEN provient des effecteurs de type activateur de transcription (TAL) du pathogène végétal bactérien Xanthomonas et se compose d'environ 30 répétitions presque identiques (78, 79). Dans chaque répétition, deux acides aminés variables dictent la reconnaissance d'une base particulière sur une séquence d'ADN (80). En joignant plusieurs répétitions, un domaine de liaison à l'ADN qui reconnaît un tronçon spécifique d'ADN est généré (80). Une paire de TALEN reconnaissant des cibles génomiques à proximité peut conduire à la dimérisation de la FokI domaine nucléase et induisent un DSB (76, 77). Les TALEN peuvent être conçus pour cibler pratiquement n'importe quelle séquence d'ADN donnée d'une manière relativement simple (77), ce qui donne à cette technologie une flexibilité supplémentaire par rapport aux ZFN. Notamment, TALENs est la première technique d'édition du génome utilisée pour faciliter les immunothérapies en désactivant les gènes immunitaires qui, autrement, amèneraient les cellules immunitaires infusées à attaquer le patient (81). Deux nourrissons atteints de leucémie ont été traités avec succès avec cette approche thérapeutique (82), démontrant la précision des TALEN dans l'édition du génome.

En 2013, Voytas et ses collègues ont signalé l'insertion dans le cadre d'une protéine fluorescente jaune (YFP) gène rapporteur dans un gène endogène dans les protoplastes de tabac en colivrant un plasmide codant pour les TALEN et un plasmide matrice de réparation (83). Alors qu'aucune fluorescence n'a été observée lorsque le plasmide donneur a été délivré seul, environ 14% des cellules traitées avec les deux plasmides ont produit la fluorescence, indiquant une insertion de gène ciblée à haute efficacité via HR (83). Le même groupe de recherche a également utilisé des TALEN dans la tomate pour insérer un 35S promoteur en amont du gène de synthèse des anthocyanes ANT1, ce qui a conduit à l'accumulation du pigment anthocyane dans les plants de tomates régénérés (84). Dans cette étude, les séquences d'ADN codant pour les TALEN et la matrice de réparation ont été placées sur un réplicon viral, dont le nombre de copies augmente lors de la livraison (84, 85). Les TALEN ont également été utilisés pour démontrer l'insertion de gènes ciblés dans la pomme de terre en utilisant la méthode d'administration basée sur le réplicon viral, en restaurant l'activité d'un gène marqueur sélectionnable ou d'un gène rapporteur (86). Malgré l'exigence d'ingénierie des protéines pour chaque cible distincte, la technologie TALENs est toujours appréciée pour l'ingénierie du génome végétal en raison de sa programmabilité, de son efficacité et de sa spécificité de cible (87).

CRISPR-Cas.

La plate-forme CRISPR-Cas provient d'un système immunitaire adaptatif procaryote, qui offre une protection contre les virus envahissants en coupant l'acide nucléique viral (88). Créé en 2012 en tant qu'outil moléculaire pour couper l'ADN avec des séquences nucléotidiques spécifiques (89), le système CRISPR-Cas se compose généralement d'une nucléase Cas et d'une molécule d'ARN guide, qui dirige le Cas pour générer des DSB sur des cibles génomiques avec un nucléotide défini. séquence (90). Depuis le rapport du prototype de nucléase Cas Streptocoque pyogène Cas9 (SpCas9) (91), de nombreuses nucléases Cas naturelles ou modifiées présentant diverses caractéristiques ont été découvertes (92, 93). La reconnaissance de la cible par une nucléase Cas est régie par l'appariement de bases Watson-Crick entre la section programmable d'un ARN guide et la cible génomique (89). La spécificité de reconnaissance peut être facilement modifiée en modifiant la région variable de l'ARN guide, ce qui fait de CRISPR-Cas un outil hautement programmable. La technologie a été adoptée dans un large éventail d'applications (94, 95), y compris l'insertion ciblée de gènes dans de nombreuses espèces végétales (96).

En 2012, Puchta et ses collègues ont décrit une stratégie d'insertion ciblée de gènes dans Arabidopsis connu comme in planta ciblage génique (IPGT) (97). Au cours de l'IPGT, un SDN exprimé de manière transgénique coupe simultanément la cible d'insertion prévue dans le génome de l'hôte et un donneur transgénique chromosomique, libérant l'ADN du donneur et provoquant son insertion au niveau de la cible génomique prévue (97). En 2014, le même groupe a démontré l'utilisation de CRISPR-Cas pour l'IPGT dans Arabidopsis en insérant un gène marqueur sélectionnable à un locus endogène (98). Dans cette étude, les chercheurs ont d'abord livré le gène CRISPR-Cas et l'ADN du donneur aux plantes en Agrobactérie en tant que locus d'ADN-T transgénique pour initier l'IPGT (98). Après avoir identifié les plantes portant l'insertion ciblée prévue, l'ADN-T d'origine a été retiré du génome par ségrégation génétique (98). Avec une stratégie de livraison légèrement différente, Zhao et al. en 2016 cotransformé Arabidopsis plantes avec deux séparés Agrobactérie souches, qui portaient respectivement la machinerie CRISPR-Cas et le donneur, et induisaient l'IPGT provoquant l'insertion d'un gène rapporteur GFP à un locus endogène (99). Bien que l'efficacité d'insertion rapportée était faible (<1%), l'ADN inséré à la cible prévue ne contenait aucun gène marqueur sélectionnable, rendant la stratégie applicable à l'insertion ciblée de pratiquement n'importe quelle séquence d'ADN (99). Pour augmenter l'efficacité de l'insertion ciblée d'ADN sans marqueur, Miki et al. en 2018 a signalé l'utilisation d'une approche de transformation séquentielle dans Arabidopsis pour induire IPGT (100). Au premier cycle de transformation, une lignée végétale exprimant de manière stable Cas9 a été généré en tant que lignée parentale (100). Dans le deuxième cycle de transformation, l'ADN-T portant l'ARN guide et un donneur de GFP a été livré au Cas9-exprimer la ligne parentale par Agrobactérie pour induire IPGT (100). Avec cette méthode, les chercheurs ont augmenté la fréquence d'insertion entre 6 et 9 % sans recourir à la sélection chimique (100). Les inserts d'ADN-T peuvent ensuite être retirés des plantes portant l'insert d'ADN souhaité par ségrégation génétique.

La quantité d'ADN donneur délivré affecte l'efficacité de l'insertion ciblée. À l'aide d'un Agrobactérie-le système de réplicon viral (85) pour enrichir l'ADN du donneur peut augmenter l'efficacité de l'insertion de gènes ciblés médiée par CRISPR-Cas, comme démontré dans la tomate (84, 101), la pomme de terre (86), le blé (102, 103) et riz (104). Alternativement, le bombardement de particules, qui fournit des copies plus élevées de molécules d'ADN aux cellules végétales que Agrobactérie ne, a été utilisé pour coder la machinerie CRISPR-Cas et le modèle de réparation dans les tissus végétaux. Des insertions ciblées de gènes marqueurs sélectionnables par bombardement de particules ont été réalisées dans le maïs (105), le soja (106) et le riz (107).

L'insertion ciblée d'ADN sans marqueur a été rapportée dans le riz (108 ⇓ ⇓ –111) et le maïs (112) en utilisant des méthodes d'administration basées sur le bombardement de particules. Li et al. en 2016 a profité de la voie de réparation NHEJ relativement plus efficace pour insérer un fragment d'ADN dans l'intron du gène endogène du riz EPSPS, qui code l'EPSP synthase, la cible de l'herbicide courant glyphosate (108). L'ADN inséré a modifié la séquence d'acides aminés du produit génique, ce qui a conduit à une tolérance aux herbicides chez le riz (108). Les mutations aux extrémités de jonction imparfaites étaient incluses dans des régions non traduites de l'intron et n'affecteraient donc pas la séquence codant pour la protéine (108). Dans un autre exemple, notre équipe a exploité le mécanisme de réparation NHEJ pour insérer un fragment d'ADN codant pour deux gènes impliqués dans la biosynthèse des caroténoïdes sur des cibles génomiques spécifiques du riz, qui ont été pré-évaluées pour leur capacité à s'adapter à des mutations à grande échelle sans altérer les performances de la plante (109). Nous avons démontré l'insertion ciblée de cette cassette de biosynthèse de caroténoïdes sur deux cibles génomiques indépendantes et obtenu du riz biofortifié sans pénalité de rendement observable (109). Shi et al. en 2017 appliqué CRISPR-Cas pour insérer un promoteur actif devant un gène endogène du maïs par HR pour augmenter son expression (112). Augmentation de l'expression du gène cible ARGOS8 conduit à une amélioration significative du rendement en grains dans des environnements de stress hydrique au champ (112). Récemment, Lu et al. en 2020 a démontré que l'efficacité de l'insertion de gènes médiée par NHEJ dans le riz peut être améliorée d'un ordre de grandeur lorsque l'ADN linéaire du donneur porte deux modifications chimiques spécifiques à ses extrémités, y compris la phosphorylation et les liaisons phosphorothioate (111).Les chercheurs ont également conçu une stratégie de remplacement de séquence basée sur la réparation dirigée par homologie (HDR) en s'appuyant sur la méthode d'insertion de gènes à haute fréquence (111). Notamment, les méthodes rapportées dans ces études ne reposent pas sur la sélection chimique de l'insert d'ADN. En principe, ils peuvent être utilisés pour l'insertion spécifique d'un site de n'importe quelle séquence d'ADN.


Jeudi 22 août 2013

Abattre le parasite responsable du paludisme

Cibler la capacité du parasite du paludisme à fabriquer une molécule contenant du fer, l'hème, pourrait aider à créer un vaccin contre la maladie et également conduire à de nouvelles thérapies médicamenteuses pour bloquer l'infection et la transmission, selon les recherches d'une équipe de scientifiques indiens qui ont été publiées. récemment dans PLOS Pathogens.

Au cours de son cycle de vie complexe, le parasite est capable d'accéder à l'hème lorsqu'il infecte les globules rouges et engloutit l'hémoglobine qu'ils contiennent. L'hémoglobine est la molécule qui permet aux globules rouges de transporter l'oxygène dans le corps.

Des travaux menés il y a deux décennies dans le laboratoire de G. Padmanabhan à l'Indian Institute of Science (IISc) de Bangalore avaient conduit à la découverte que néanmoins le parasite du paludisme humain pouvait également synthétiser l'hème. Les enzymes impliquées dans le processus complexe en plusieurs étapes utilisé par le parasite pour ce faire ont ensuite été élaborées.

Maintenant, des expériences menées par une équipe de scientifiques de l'IISc et de l'Institut national de recherche sur le paludisme ont montré que la capacité de synthétiser l'hème était «absolument essentielle» pour le développement du parasite chez les moustiques ainsi qu'aux premiers stades. d'infection lorsqu'elle envahit le foie.

Lorsque le parasite unicellulaire consomme de l'hémoglobine présente dans les globules rouges, les grandes quantités d'hème générées en conséquence sont toxiques pour l'organisme. Il surmonte le problème en transformant l'hème en un pigment insoluble, l'hémozoïne. Cependant, le parasite a besoin d'hème pour des protéines contenant du fer, appelées cytochromes, qui sont essentielles à sa propre production d'énergie.

"La question se pose de savoir si le parasite dépend de la biosynthèse de l'hème de novo ou de l'hème de l'hémoglobine ou d'une combinaison des deux pour fabriquer des cytochromes mitochondriaux", a observé Viswanathan Arun Nagaraj, boursier Ramanujan à l'IISc, et ses collègues dans l'article.

Pour aider à répondre à cette question, les scientifiques se sont tournés vers Plasmodium berghei, un parasite du paludisme qui infecte les souris. Le P. berghei a été génétiquement modifié de sorte que deux gènes des enzymes nécessaires au parasite pour synthétiser l'hème ont été inactivés. Les scientifiques ont pu montrer que si une grande partie de l'hème provenant de la dégradation de l'hémoglobine se transformait en hémozoïne, une partie était également incorporée dans les cytochromes du parasite.

Ensuite, grâce à des expériences utilisant le parasite du paludisme humain, Plasmodium falciparum, ils ont découvert que l'hème synthétisé par le parasite alors qu'il était dans les globules rouges passait dans les cytochromes ainsi que dans le pigment hémozoïne.

Il se peut que la capacité de synthèse de l'hème ait été critique pour le parasite dans des situations où il ne pouvait pas accéder à l'hème de l'hôte, comme lorsqu'un individu infecté souffrait d'anémie falciforme, a déclaré le professeur Padmanabhan, co-auteur de le papier.

Les scientifiques ont trouvé une "preuve claire" que la synthèse de l'hème était vitale pour le développement du parasite chez les moustiques. Les parasites incapables de produire de l'hème n'ont pas donné naissance à sa forme infectieuse, connue sous le nom de sporozoïtes, dans les glandes salivaires des insectes.

P. berghei génétiquement modifié, qui avait un gène de synthèse de l'hème inactivé, pouvait fabriquer de l'hème et produire des sporozoïtes lorsque la molécule intermédiaire manquante était fournie. Cependant, ces sporozoïtes, n'ayant pas la capacité de générer de l'hème, étaient incapables d'infecter les souris.

Selon le Dr Nagaraj, éliminer les gènes pour la synthèse de l'hème pourrait être un moyen de produire des sporozoïtes génétiquement atténués qui pourraient servir de vaccin candidat contre le paludisme. Des recherches récemment publiées ont montré que les sporozoïtes atténués pouvaient être un vaccin extrêmement efficace contre le paludisme.

Ce que les patients disent fonctionne pour le psoriasis

Les personnes vivant avec le psoriasis ont signalé que certains des traitements les plus efficaces pour leur peau comprennent des interventions simples comme la lumière du soleil, l'eau salée et l'évitement du stress.

C'est selon une nouvelle étude de CureTogether, une ressource gratuite détenue par 23andMe qui permet aux gens de partager des informations sur leur santé et leurs traitements.
Le psoriasis est l'une des maladies auto-immunes les plus répandues aux États-Unis, affectant environ sept millions d'Américains et 125 millions dans le monde. La condition est caractérisée par des plaques de peau qui démange et squameuse. Dans sa forme bénigne, le psoriasis peut être juste une nuisance, mais les cas graves peuvent être à la fois douloureux, défigurants et débilitants.
Trouver le bon traitement peut être difficile, c'est pourquoi CureTogether a demandé aux personnes vivant avec le psoriasis d'évaluer l'efficacité de 34 traitements différents rapportés par les patients.
Les participants à l'étude ont déclaré avoir découvert que la photothérapie, les injections de cortisone, la natation dans l'océan et la lumière du soleil étaient parmi les plus efficaces, en plus d'éviter le stress et les déclencheurs et les médicaments Dovonex et T-Gel. À l'inverse, certains traitements courants tels que les bains à l'avoine, les sels d'Epsom et la vitamine D étaient parmi les moins efficaces, selon l'étude.

D'où viennent ces données ? C'est le résultat d'une étude CureTogether de quatre ans sur le psoriasis, dans laquelle 275 personnes vivant avec la maladie ont partagé des informations sur leurs symptômes et sur les traitements les plus efficaces pour elles. Nous tenons à remercier ceux qui ont participé. Et tout comme ils ont partagé leur expérience avec les traitements, nous partageons librement et ouvertement les résultats de l'étude sur le psoriasis.
Cela fait partie d'une série régulière de résultats de recherche CureTogether. Les résultats de la recherche de CureTogether sont différents de ceux de 23andMe, qui examinent les associations génétiques avec la maladie, les traits et la réponse aux médicaments. Mais alors que nous poursuivons notre travail avec la communauté CureTogether, 23andMe espère intégrer davantage de ce type d'informations autodéclarées dans nos propres recherches. CureTogether présente ses résultats tels qu'ils sont des « données rapportées par les patients » afin de stimuler la discussion et de générer de nouvelles informations pour de futures recherches.
Veuillez tweeter, bloguer ou transmettre ceci à toute personne pouvant en bénéficier ou intéressée par le psoriasis. Merci!

Les traitements les plus efficaces contre le psoriasis
1. Photothérapie UVB
2. Injection de cortisone
3. Eau salée/océan
4. La lumière du soleil
5. Corticostéroïdes topiques
6. Évitez les déclencheurs
7. Évitez le stress
8. Dovonex
9. Photothérapie UVA
10. T-Gel

Veuillez lire l'article complet ici :

Cet article appartient et est entièrement crédité à 23andme.

La bataille de l'er..bulge..expliquée

Nous connaissons tous des gens qui peuvent manger ce qu'ils veulent, ne pas s'entraîner et pourtant ne pas prendre une livre. Pendant ce temps, manger un seul hamburger ou manquer une seule séance de cardio peut peser beaucoup plus sur les autres (jeu de mots). Il ne fait aucun doute que bon nombre des différences que nous observons dans la prise de poids et sa relation avec l'apport alimentaire et l'exercice sont dues à la génétique.

Nick Furlotte et Shirley Wu ont écrit un article étonnant sur pourquoi cela se produit.

Ils abordent des questions clés telles que :
Comment la restauration rapide et l'exercice affectent-ils le poids en moyenne ?
Pourquoi vous devriez vous soucier de la pomme ou de la poire
Raison de plus pour faire de l'exercice

Ajouter la génétique à l'image
Alors, comment notre génétique influence-t-elle tout cela? Nous savons que certains facteurs génétiques prédisposent à l'obésité tandis que d'autres peuvent en protéger. Mais une étude récente publiée dans PLOS Genetics ajoute une touche supplémentaire. Les chercheurs ont montré qu'un ensemble de 12 facteurs génétiques connus pour être associés à l'obésité avaient moins d'effet chez les personnes qui faisaient plus d'exercice et un effet plus important chez les personnes qui ne faisaient pas aussi souvent d'exercice.
Nous avons examiné la même idée en utilisant les données de nos clients et avons trouvé des résultats similaires. Chez les femmes qui ne font pas d'exercice, les facteurs de risque génétiques étaient associés à un poids de 1,4 livre de plus que la moyenne, tandis que les femmes qui faisaient de l'exercice ne pesaient que 0,75 livre de plus pour chaque facteur de risque. En d'autres termes, le mode de vie peut en fait influencer l'effet de notre ADN sur notre poids.
Comme l'atteste la taille de l'industrie de la perte de poids, le poids et l'obésité sont des problèmes très difficiles. Mais avec plus de données, nous serons en mesure de démêler encore plus la relation entre l'apport alimentaire, l'exercice, la génétique et la prise de poids, ce qui, espérons-le, mènera à des stratégies de poids santé plus personnalisées et plus efficaces.

Vous pouvez lire l'intégralité de leur article ici


Synthèse chimique de l'ADN : avantages, possibilités, etc.

Synthèse des gènes combine la synthèse chimique de molécules d'ADN avec des approches traditionnelles de biologie moléculaire. Un modèle d'ADN est produit in vitro par l'une d'une multitude de techniques pour concaténer des oligonucléotides. La construction génétique résultante est ensuite clonée dans un vecteur plasmidique et amplifiée dans des micro-organismes, généralement spécialisés. Escherichia coli souches de laboratoire.

Plus particulièrement, la synthèse des gènes donne aux chercheurs la liberté de générer n'importe quel gène en l'absence d'ADN génomique ou d'ADNc, simplement basé sur des séquences disponibles ou générées électroniquement. En étendant la capacité de la technologie de synthèse d'oligonucléotides, la synthèse de gènes est la méthode de choix pour créer de nouveaux gènes et assembler des génomes artificiels.

  • Définissez précisément la séquence dont vous avez besoin !
  • Modifiez les spécificités et les activités des enzymes plus rapidement et plus facilement en spécifiant et en concevant exactement les résidus d'acides aminés contribuant au centre catalytique ou aux domaines de liaison au ligand. Cela améliore souvent les propriétés ou les performances des enzymes.
  • Mélangez les domaines en combinant des domaines protéiques fonctionnels d'origine différente et provenant d'organismes différents. Cela peut également être utilisé pour générer des vaccins polyvalents en combinant des épitopes d'origine différente dans une protéine cible.
  • Surmonter les limitations du biais d'utilisation des codons.
  • Attachez ou insérez des signaux de localisation pour cibler votre protéine/acide nucléique vers des compartiments spécifiques ou la voie de sécrétion. Cela ouvre des voies pour l'ingénierie des voies métaboliques dans de nouveaux compartiments.
  • Attachez ou modifiez les domaines d'interaction protéine-protéine afin de cibler votre protéine sur des compartiments de réaction spécifiques.
  • Élimination des structures secondaires et des régions répétées.
  • Ajustement du contenu GC pour contrôler le taux de transcription/traduction (par exemple, des amas de codons lents pour un repliement correct) ou la fonction d'un gène.
  • Des sites de reconnaissance pour les protéines de liaison à l'ADN (facteurs de transcription, protéines de liaison amplificatrices, enzymes de restriction) peuvent être conçus pour être utilisés dans les tests de déplacement de mobilité sur gel (EMSA) ou l'empreinte ADNse I.
  • Les gènes cibles mutés - avec des substitutions aléatoires à une ou plusieurs positions - peuvent avoir un grand impact dans diverses approches diagnostiques.
  • Fixation d'étiquettes de reconnaissance ou de purification pour le marquage in-vivo et pour une purification par affinité facilitée.
  • Insertion de sites de clivage par protéase.
  • Suppression ou ajout de sites de reconnaissance pour les enzymes de restriction de l'ADN.
  • Séquences d'ADN naturel qui ne sont disponibles qu'en format numérique.
  • Longues sondes d'hybridation qui ont été physiquement indisponibles.
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L'étude du centre de Hastings

Une étude commandée par la fondation Alfred P Sloan a été conçue pour évaluer les risques et les effets que la biologie synthétique pourrait entraîner tels que : l'éventuel problème de biosûreté et de biosécurité, l'enjeu environnemental, dans les conflits de droits de propriété intellectuelle et les éventuelles questions théologiques. Le rapport a été publié par le Hastings Center, une institution dédiée à la recherche sur la bioéthique (7). Les auteurs comprenaient Michele Garfinkel, analyste politique au J Craig Venter Institute, Drew Endy, biologiste synthétique à l'Université de Stanford, Gerald Epstein, chercheur principal en science et sécurité au Center for Strategic and International Studies, et Robert Friedman, directeur adjoint du Institut J Craig Venter. La combinaison de ces personnes, avec de vastes expériences et expertises, a rendu ce rapport très précieux pour le public et les autres scientifiques.

Ils ont commencé par la question de la biosûreté et de la biosécurité dans laquelle ils ont d'abord identifié des technologies clés telles que la synthèse d'ADN et la synthèse de gènes parmi les plus importantes sur lesquelles se concentrer (7). Ces techniques permettent aux scientifiques de produire des morceaux d'ADN artificiels de n'importe quelle longueur et séquence. Ils ont découvert que les technologies actuelles ne sont pas suffisantes pour constituer une menace importante pour produire et distribuer réellement une séquence d'ADN nocive. Cependant, ils ont averti que d'ici 5 à 10 ans, la technologie serait suffisamment efficace pour produire suffisamment de gros morceaux d'ADN pour être une préoccupation. Ils ont suggéré des choses telles que le dépistage des séquences produites par les entreprises pour le potentiel d'être nocif. En fait, des entreprises telles que Codon Devices mettent déjà en œuvre des procédures telles que ce dépistage pour s'assurer qu'elles ne produisent pas de séquences d'ADN malveillantes.

L'impact environnemental a ensuite été évalué et la conclusion de base était qu'il serait probable que tous les aliments ou organismes comestibles créés synthétiquement devront passer par les mêmes réglementations auxquelles tous les autres organismes génétiquement modifiés sont déjà soumis. L'EPA, la FDA et le ministère de l'Agriculture réglementent déjà l'introduction d'aliments modifiés, de médicaments, etc. En plus de l'impact environnemental de l'introduction de nouveaux organismes, il existe une entreprise et une propriété associées à ces introductions. L'acquisition de propriété intellectuelle (PI) et de brevets sur ces nouveaux organismes sera sans aucun doute importante et les entreprises s'efforceront d'agir rapidement pour récupérer autant de PI que possible. Cet aspect du débat et du domaine émergent a le potentiel d'arrêter sa progression si les institutions et les entreprises détiennent toutes des brevets et ne sont pas disposées à travailler les unes avec les autres. Une situation pourrait se développer où un anticommons est créé où de nombreux propriétaires de brevets se bloquent mutuellement ou un fourré de brevets se développe où une personne intéressée à faire de la recherche doit recevoir des licences de plusieurs propriétaires de brevets (7).

La dernière question abordée par l'étude, et peut-être la plus importante pour le débat public général, est celle de la philosophie ou de la théologie. Les objectifs de nombreux scientifiques en génomique synthétique sont de créer un génome minimal et de développer et concevoir des organismes complètement nouveaux. Ces efforts peuvent en fait aussi agir pour changer la définition de la vie en même temps. Les scientifiques qui ont été interrogés sur les problèmes moraux et éthiques liés à la construction d'un génome minimal ne l'ont pas jugé éthiquement inapproprié. Il y a bien sûr des gens qui n'étaient pas d'accord sur le fait que c'est une chose moralement acceptable à poursuivre, même si peu de recherches et d'efforts supplémentaires ont été consacrés à déterminer exactement ce qu'il faut faire, probablement parce que le scientifique en faveur de cela a plus de pouvoir et de parole dans le importe que les dissidents.


Voir la vidéo: M8V1 Mutations et systèmes de réparation de lADN (Décembre 2021).