Целият живот на планетата Земя е резултат от милиарди години бавна и сложна еволюция – процес, който от гледна точка на геологията е естествен, но за биотехнологичните компании е неприемливо дълъг. Именно поради тази причина в лабораториите отдавна се използва т.нар. насочена еволюция – техника, чрез която протеините ускорено се развиват, създават се мутации и се подбират най-успешните варианти.

Този метод стои в основата на множество нови терапии, включително и такива срещу рак и невродегенеративни заболявания. Но дори и в контролирани условия процесът може да бъде бавен и да отнема доста ресурси, пише Popular Mechanics.

През май тази година екипът на Университета в Сидни представя в Nature Communications метод, който носи името PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection) и използва химерни вирусоподобни везикули, за да ускори еволюцията на биомолекули. Сега обаче учени от института Scripps Research публикуват в Science още по-радикална платформа – T7-ORACLE, описвана като „двигател на еволюцията“, способен да предизвиква мутации 100 000 пъти по-бързо от нормалното.

„Това е все едно да дадеш на еволюцията бутон за превъртане напред“, казва Пийт Шулц, съавтор на изследването от Scripps Research.

„Вече можем да развиваме протеини непрекъснато и прецизно вътре в самите клетки, без да увреждаме генома или да прибягваме до трудоемки процедури.“

Британският стартъп DEEP иска да създаде „местообитания“ под водата още през 2027 г.

След милиони години еволюция: Може ли човек отново да заживее на морското дъно?

Как работи „ускорителят на еволюцията“?

Обикновено насочената еволюция се ограничава от биологичните механизми на клетките. Екипът на Scripps заобикаля тези пречки, като модифицира E. coli с вторична, изкуствена ДНК репликационна система, заимствана от бактериофаг T7 – вирус, който атакува бактерии с изключителна ефективност.

Системата е ортогонална – тя работи извън стандартната биология на клетката и засяга единствено плазмидната ДНК, а не хромозомната. Това позволява при всяко клетъчно делене (около на всеки 20 минути) да се въвеждат нови мутации, без да се засяга геномът.

„Тази система е огромен пробив в непрекъснатата еволюция“, обяснява другият съавтор Кристиан Диркс. „Вместо по един цикъл седмично, вече имаме цикъл при всяко делене на клетката – процесът наистина се ускорява.“

Ново проучване разкрива, че дивите кучета, живеещи в близост до Чернобилската електроцентрала, показват ясни генетични разлики от животните на около 20 километра в близкия град

Генна мутация или ускорена еволюция: Какво се случва с кучетата от Чернобил?

За да проверят метода, учените въвеждат в системата гена TEM-1 β-лактамаза, който носи антибиотична резистентност, и излагат бактериите на все по-високи нива антибиотици. За по-малко от седмица платформата създава ензими, които издържат на концентрации 5000 пъти по-високи от първоначалните.

Това означава, че T7-ORACLE не само може да ускори създаването на нови лекарства, но и да даде ценни данни за това как се развива антибиотичната резистентност – един от най-големите здравни рискове на XXI век.

„Вълнуващото е, че системата не се ограничава до един тип протеин или заболяване“, казва Диркс. „Можем да еволюираме практически всеки протеин – от цели за ракови терапии до ензими с терапевтични приложения – за дни, вместо за месеци.“

Подобни платформи имат огромно значение не само за академичната наука, но и за сектора на биотехнологиите, където времето за разработка е критично. Компании, които успяват да интегрират подобни технологии, могат да съкратят години от цикъла на създаване на нови лекарства, както и да намалят разходите за R&D.