Синтез белков необходим для многих видов фармацевтических и генетических исследований. В течение многих лет белки могли синтезироваться только в живых клетках. CFPS обеспечивает новую способность биосинтезировать белки в пробирке за считанные часы без необходимости в живых клетках. Этот процесс обеспечивает новый уровень контроля над производством белка, невероятное благо для исследователей, занимающихся высокопроизводительным тестированием, конструированием биосенсоров, метаболической инженерией и многим другим.
«Эта биотехнология использует генетический код в пробирке, обеспечивая прямой доступ к биологическим машинам, которые традиционно заперты внутри клетки», – сказал Хавин Оза, профессор биохимии в Калифорнийском политическом институте, Сан-Луис-Обиспо. "Это позволяет ученым и инженерам создавать вакцины и терапевтические белки, а также проводить диагностические тесты по запросу в лаборатории или в полевых условиях. В классе CFPS позволяет студентам узнать о генетическом коде в режиме запроса."
Хотя признание CFPS как многообещающей технологии значительно выросло за последние два десятилетия, она все еще страдает некоторыми ограничениями из-за сложности и дороговизны внедрения этой технологии.
Как сообщается в Journal of Visualized Experimentation, группа исследователей из Cal Poly во главе с Озой и соавтором Кэтрин Уоттс разработали метод, позволяющий сделать CFPS широко доступным.
Основными преимуществами новой техники являются скорость, экономичность и гораздо менее сложная установка реакции по сравнению с другими системами CFPS. Чтобы еще больше снизить препятствия, мешающие ученым применять этот метод, в публикацию включено видео-руководство по внедрению новой процедуры.
«Этот протокол упрощает и разъясняет методы реализации внеклеточного синтеза белка неспециалистами», – сказал Оза. "Улучшенный доступ к этим методам поможет демократизировать платформу и ее широкий набор приложений."
Новая методика требует только базового лабораторного обучения для новых пользователей для внедрения CFPS в своих лабораториях, от выращивания клеток и подготовки экстракта до самих реакций синтеза белка in vitro.
Исследователи разработали премиксы реагентов, которые значительно снижают вероятность ошибки во время настройки и увеличивают вероятность успешной реакции. Эти химические и биологические реагенты стабильны и могут выдерживать несколько циклов замораживания-оттаивания.
В документе исследователи также определяют и сообщают о переменных, которые существенно влияют на успешную реализацию CFPS, и о переменных, которые новые пользователи должны оптимизировать для успешной реакции.
Упрощенная процедура функционально сопоставима с более техническими методами, использовавшимися ранее, и может использоваться для более быстрого скрининга белковых продуктов, что значительно увеличивает количество тестов, которые можно проводить за определенный период времени. Эта способность поддерживает сложные исследовательские работы, такие как функциональная геномика и метаболическая инженерия.
«В нашем сотрудничестве мы используем упрощенный метод CFPS для синтеза и конструирования сложных мегаферментов, которые традиционно трудно выразить», – сказал Уоттс, также профессор биохимии Калифорнийского политехнического университета. "Использование CFPS позволяет значительно ускорить циклы проектирования-сборки-тестирования для разработки этих мега-ферментов."
В дополнение к первичным исследованиям новый метод CFPS можно использовать в качестве образовательного инструмента в школах и студенческих классах.
Когда он упакован для использования в образовательных целях, он дает студентам возможность заниматься генетикой в практической учебной среде.