LCLS-II

Platforma PRANCE to nowy sposób na przyspieszenie ewolucji stworzony przez naukowców z MIT

Ewolucja naturalna jest bardzo powolnym procesem, który nie pasuje do naszego obecnego tempa rozwoju. Dlatego też naukowcy od lat szukają najlepszego sposobu na przyspieszenie tego procesu i właśnie zaprezentowali metodę PRANCE.

Metody nazywane zbiorczo ukierunkowaną ewolucją pozwoliły nam na stworzenie bardzo przydatnych związków chemicznych, w tym nowych przeciwciał do leczenia nowotworów, enzymów stosowanych obecnie do produkcji biopaliw, czy też nowych substancji wykorzystywanych do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.

Tego typu podejście jest nadal bardzo czasochłonne i pozwala na ewoluowanie pojedynczych związków, a więc nie jest wysoce efektywne. Odpowiedzią na ten problem ma być platforma ewolucyjna PRANCE stworzona przez naukowców z MIT, która – jak twierdzą jej twórcy – może wykonywać równolegle 100 razy więcej eksperymentów dot. ukierunkowanej ewolucji, niż jakakolwiek inna, stosowana obecnie metoda. Oprócz pomocy naukowcom w szybszym opracowywaniu nowych molekuł technika ta może być również wykorzystywana do symulacji naturalnej ewolucji i odpowiadania na podstawowe pytania dotyczące jej działania.

— Tradycyjnie ukierunkowana ewolucja jest bardziej sztuką niż nauką, gdyż nie pozwalała na systematyczne badanie różnych permutacji – mówi Kevin Esvelt, adiunkt w Media Lab w MIT i starszy autor nowego badania.

Metoda PRANCE, czyli najszybsza ukierunkowana ewolucja

Metoda PRANCE wykorzystuje bakteriofagi (wirusy infekujące bakterie) do wspomagania ewolucji białek w kierunku pożądanej (i poszukiwanej) funkcji. en, który naukowcy mają nadzieję zoptymalizować, jest powiązany z genem niezbędnym do przeżycia bakteriofaga, a wirusy konkurują ze sobą w celu optymalizacji białka. Ale nie tylko. Ewolucja wspomagana fagami była sposobem znanym już wcześniej.

Czytaj również: Ewolucja działa dzisiaj inaczej. Nie za wszystko są odpowiedzialne geny

W przypadku PRANCE dochodzi jeszcze wykorzystanie robotyki – tj. populacje bakteriofagów (które mogą infekować tylko określony szczep bakterii) hoduje się w studzienkach 96-studzienkowej płytki zamiast w pojedynczym bioreaktorze. Pozwala to na jednoczesne występowanie o wiele większej liczby trajektorii ewolucyjnych.

Każda populacja wirusów jest monitorowana przez system komputerowy w trakcie procesu ewolucji. Gdy danemu wirusowi uda się wytworzyć pożądane białko, wytwarza również białko fluorescencyjne, które system może wykryć.

Naukowcy wykorzystują obecnie PRANCE, aby spróbować stworzyć nowatorskie leki małocząsteczkowe. Naukowcy twierdzą, że inne możliwe zastosowania tego rodzaju ukierunkowanej ewolucji na dużą skalę mogą dotyczyć np. próby ewolucji enzymów, które skuteczniej rozkładają plastik, lub cząsteczek, które mogą edytować epigenom, podobnie jak CRISPR może edytować genom.