合成生物学

Bioengineering

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Summary

このビデオは、生物工学、合成生物学とその役割を示します。合成生物学は遺伝子組み換え生物を変更する製品の大量生産できるようにするために使用される方法を指します。 この製品は、すでに細胞が作るタンパク質または新しく挿入された DNA シーケンスでエンコードされている新しいタンパク質です。

ここでは、どのように有機体の遺伝について論じる変換またはトランスフェクションを使用して材料が変更します。その後、研究室で説明した方法のアプリケーション プロセスが表示されます。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. バイオ エンジニア リング. 合成生物学. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

合成生物学は、生物学を組み合わせたフィールド、作成または生物学的実体生物や経路を再設計するエンジニア リング、アイデアに類似化学化学合成新規の化学化合物を合成する反応がよく知られているをされる、最終的な目標は、廃棄物を打破することができるように有機体の変更に新しい生物学的製剤の分子の作成から異なります。このビデオでは、合成生物学と生物学的モジュールを構築するためのいくつかのテクニックの基本原則について説明します。最後に、この進化のフィールドのいくつかの実世界のアプリケーションを提案します。

この新興の分野の主な目的は生物学および生物工学のツールとしてを使用して新しい分子および有機体を作成します。電気技師、個々 の電気部品から機能回路を作成するような総合的な生物学の重要な目標は、個々 のセルのコンポーネントを使用してゼロからプログラム可能な微生物を作成します。ただし、これは主に生物学的プロセスは理解より、この目標は最近の進歩によりより達成可能な作られています, 次世代 DNA シーケンシング、DNA を用いたなどシーケンス研究者が識別できるのでまだこの時点では、実現にはほど遠いは、特定の望ましい形質を持つ生物の特定の遺伝子の DNA 順序で機能します。正確な DNA シーケンスを大量に合成し、遺伝子トランスフェクションを使用してセルを変更するために使用することができます。トランスフェクションは、哺乳動物細胞に DNA や RNA などの遺伝物質を挿入するプロセスです。細菌細胞の実行手法に変換が呼び出されます。この過程で、DNA が多い正荷電キャリア分子複合体またはポリエチレンイミンなど正荷電リポソームや高分子粒子に凝縮。正荷電の複合体は負荷電の細胞膜にアタッチし、エンドサイトーシスは、分子がエンドソームと呼ばれる膜連結小胞を介してセルを入力プロセス経由でセルを入力します。一度細胞内の遺伝物質は、エンドソームの葉し、最終的に細胞の機械は MRNA および、それから蛋白質を作ること、核に入る。合成生物学の基礎知識を紹介して、今、研究室でよく使用されるいくつかのトランスフェクション技術を見てをみましょう。

エレクトロポレーションは細胞膜に小さな孔を作成する電極の使用を含む技術により、DNA を通過します。まず、48 ウェル プレートの各ウェルの底は 250 マイクロリットルの抗体とバッファーをカルシウム、マグネシウムでコーティングされています。プレートは、37 度で培養しました。次に、RNA は、transfection のため用意しています。RNA 原液 1 マイクロリットルはそれぞれ独立したトランスフェクション用 microcentifuge チューブに避けようです。残りの氷のチューブ。携帯メディアを追加する前に、抗体コーティング プレートはバッファーで洗浄します。セルは、ペレットし、再停止される遠心管中プール培養ウェルの底から切り離されます。セルがカウントされ、彼らの生存率を評価しました。少量の細胞がピペット電極チップとガラス キュベットに追加電解のバッファーにロードされます RNA の細胞 RNA の各因数に追加されます。キュベットは、ホルダーに、ピペット電極キュヴェットに配置。細胞は、約 1500 v のパルス電圧を用いた electroporated です。穿孔が完了したら、細胞培養プレートのいずれかの使用または保管の細胞培養媒体が混合されます。

別の手法は、熱衝撃法は、熱を使用して細胞膜の開口部を作成します。まず、適切なメディアと寒天が準備し、滅菌します。その後抗生物質を含んでいる冷却寒天はプレートに注ぎ、室温に冷却します。次に、水浴は 42 の摂氏温度と氷の融解化学的に有能なセルに設定されます。1 ~ 5 マイクロリットル冷たいプラスミッドの 1 マイクロリットルあたり 1 ナノグラムの解凍の細胞に添加し、軽く混合します。その後、セルとプラズマの混合物は 30 分間氷に返されます。この氷の上後、細胞混合物に配置されます熱ショックに風呂の水それを 30 秒間。セルとプラスミドの混合物は、氷と追加新鮮なメディアにすぐに入れられます。セルの混合物が配置されます摂氏 37 度で揺れのインキュベーターで 1 時間、細胞を回復できるように。次セルがプレートに培養菌に 200 20 マイクロリットルを追加し、拡散寒天プレート上で培養しました。板はそれから夜通し孵化します。次の日、寒天コロニー成長は、細胞がプラスミッドに取られていることを示す必要があります。これらの植民地は、さらに実験に今すぐ使用できます。

今ではいくつかの共通のトランスフェクションや変換方法を紹介して、この新規フィールドのいくつかのアプリケーションを見てをみましょう。遺伝子組み換え細菌は、油分を分解のような環境浄化される可能性があります。特定の環境汚染物質を分解する合成生物学技術カスタム生物を用いたを設計することができます。これは典型的な労働集約的洗浄方法よりクリーンアップ コストの削減を招く可能性があります。総合的に構築された分子スケールの生物学的システムは、診断し、がんのような特定の疾患の治療にも作成でした。これらの生物は、特徴的な署名または癌細胞の抗体に対応する作成でした。また、彼らはプログラムをターゲットに感染細胞の治療に役立つ可能性が。

ゼウスの合成生物学入門を見てきただけ。現在の世界の問題に対処するこの新しいフィールドといくつかの技術を強化し、最終的に生物を作成するために使用の目標に精通している必要がありますできます。見ていただきありがとうございます。

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