Sidan är under uppbyggnad.
Inom bioteknikindustrin används mikroorganismer, som bakterier eller jästsvampar, för en mängd olika ändamål. Ofta modifieras mikroorganismerna genetiskt så att de tillverkar olika molekyler för användning bland annat i livsmedel eller läkemedel.
Traditionellt har en eller ett fåtal gener från någon annan organism tillförts mikroorganismens genom. Ett exempel är att bakterier med en human insulin-gen tillverkar mycket av det insulin som diabetiker behöver.
Med utvecklingen av det som kallas för syntetisk biologi kan mer komplexa förändringar göras. Nya syntetiska gener, nya kopplingar mellan gener, delar eller hela genom kan byggas upp.
Design av helt nya biologiska system
Syntetisk biologi växte fram efter millennieskiftet med tekniker för att syntetisera nytt DNA i kombination med den snabbt ökande kunskapen om geners funktion och kartläggningen av hela genomsekvenser.
Inom syntetisk biologi kombineras ingenjörskonst och biologi. Arbetsgången är att designa ett system, bygga det, pröva det och dra lärdom för att kunna justera designen och repetera proceduren tills man nått önskat resultat.
Biologiska system är dock oerhört komplexa, med nära oändligt många alternativa lösningar på olika problem. Artificiell intelligens, AI, med maskininlärning kan därför vara viktiga verktyg för att snabbt analysera stora mängder data och ta fram optimerade lösningar inom syntetisk biologi.
Syntetiska genom
Syntetisk biologi används idag främst för modifiering av bakterier eller encelliga jästsvampar eftersom de ofta är välstuderade och betydligt enklare uppbyggda än flercelliga organismer, som djur eller växter.
En milstolpe inom forskningsområdet var när forskare för knappt 15 år sedan lyckades konstruera ett helt syntetiskt genom och få det att fungera i en mykoplasmabakterie.
Syntetiska gener och genom öppnar upp för design av mikroorganismer optimerade för produktion av läkemedelsubstanser och andra ämnen. Men organismer med syntetiska genom är också informativa inom mer grundläggande forskning i och med att de kan ge kunskap om funktion av olika delar av genomet som man ännu inte känner så väl till.
Ett syntetiskt minimalistiskt genom kan besvara frågan om minsta möjliga antal komponenter som krävs för att en bakterie ska kunna leva och föröka sig, till exempel.
Bygga nya proteiner och förutsäga proteinstrukturer
En annan gren av syntetisk biologi handlar om att bygga nya proteiner för olika ändamål. Att tillverka helt nya innovativa proteiner är dock inte alls enkelt. Det är det inte heller att utifrån dess aminosyrasekvens förutsäga ett proteins struktur, vilket är ett problem som gäckat forskare i femtio år.
Lösningar på de här båda problemen är vad Nobelkommittén belönade år 2024. Nobelpriset i kemi gick till David Baker för hans framtagande av ett AI-drivet datorprogram (Rosetta) för proteindesign, och till Demis Hassabis och John Jumper för att de tagit fram ett annat AI-drivet program (Alphafold) för att förutsäga proteinstruktur utifrån aminosyrasekvens.
Proteiner är de molekylära maskiner som sköter en cells liv och olika funktioner, som fungerar som enzymer för att bryta ner olja och för att bygga nya komplexa molekyler, för att nämna några möjliga funktioner.
Att kunna analysera och designa proteiners struktur har öppnat dörren för en mycket snabb utveckling inom biotekniken och den syntetiska biologin med många potentiella innovativa användningar. Förra året godkändes det första läkemedlet, utvecklat mot covid-19, som tagits fram genom datastyrd proteindesign.
