В ТУСУРе успешно проведен синтез длинных цепочек олигонуклеотидов
Цепочки олигонуклеотидов длинной до 80 оснований удалось синтезировать с помощью геномного принтера, разработанного в ТУСУРе.
Ученые Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники впервые успешно провели синтез длинных цепочек олигонуклеотидов на подложках из оксида алюминия. Успешность синтеза подтвердили исследования сотрудников Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.
«В прошлый раз мы синтезировали цепочки длиной до 31 основания. Но мы понимали, что этого недостаточно. Для многих задач необходимы цепочки длиной 60-80, а иногда и 100-120 оснований. Поэтому на данном этапе мы поставили перед собой задачу синтезировать цепочки до 80 оснований и увеличить плотность массива», - рассказал заведующий лабораторией аддитивных технологий и инженерной биологии (ЛАТИБ) Руслан Гадиров.
Длинные цепочки, по словам ученых, необходимы, например, для диагностики онкозаболеваний: если происходит поломка гена, которая приводит к раку, при помощи диагностических панелей с олигонуклеотидами это можно диагностировать. Для этих целей необходимы цепочки длинной от 100 до 120 оснований. Часто перед молекулярными биологами стоят задачи, когда необходимо встроить какой-то ген в бактерию, чтобы она начала синтезировать нужный белок. Для решения такой задачи нужны двухцепочечные молекулы ДНК длинной в несколько тысяч пар оснований, и собрать их проще из массива длинных цепочек олигонуклеотидов. Это, конечно, можно делать и с помощью планшетных синтезаторов, но такой синтез будет гораздо дороже и займет много времени. Есть и задачи, для решения которых нужны цепочки покороче: например, для NGS-секвенирования - порядка 60-80.
«В рамках проведенного эксперимента мы убедились, что автоматика может полностью проводить все стадии синтеза от начала до конца без участия оператора, система следит за качеством печати, принимает решение о необходимости выполнения операций прочистки дозаторов. В результате нам удалось синтезировать длинные цепочки олигонуклеотидов. Когда вся система будет полностью готова, автоматизированы некоторые подготовительные операции, которые оператор сейчас выполняет вручную, реализован быстрый режим печати, оптимизированы протоколы синтеза и постсинтетической обработки, можно будет говорить о реальном применении принтера и синтезированных на нем олигонуклеотидов для решения задач биоинженерии», - рассказал Руслан Гадиров.
В ближайшее время ученые планируют провести еще несколько синтезов для подтверждения результата по синтезу длинных цепочек. Кроме того, в планах – «боевой» синтез, в ходе которого будет собран большой фрагмент ДНК на основе длинных олигонуклеотидов.
Осенью 2021 года Томский госуниверситет систем управления и радиоэлектроники стал победителем конкурса Минобрнауки на создание отечественной приборной базы для генетических технологий. Исследователи получили на проведение этих работ 410 миллионов рублей в рамках реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019 ‒ 2027 годы. Консорциум из трёх томских университетов во главе с ТУСУРом (также – ТГУ и СибГМУ), Института химической биологии и фундаментальной медицины и НИЦ Курчатовский институт выполняют разработку отечественного геномного принтера, основанного на технологии субмикролитрового дозирования жидкостей. Целью проекта является обеспечение технологической независимости в области приборной базы для проведения на территории Российской Федерации масштабных исследований в области генетических технологий. Технология найдёт применение и в других наукоёмких секторах российской промышленности. Индустриальным партнером проекта, обеспечивающим внедрение полученных результатов и производство оборудования для автоматизированного синтеза, является АО «Научно-производственная фирма «Микран».