Biología sintética

Bioengineering

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Summary

Este video presenta la biología sintética y su papel en Bioingeniería. Biología sintética se refiere a los métodos utilizados para modificar genéticamente los organismos para que sean capaces de producir grandes cantidades de un producto. Este producto podría ser una proteína que ya hace que la célula, o una nueva proteína que ha sido codificada en una secuencia de ADN recién insertado.

Aquí, discutimos cómo genético de un organismo material es modificado mediante transformación o transfection. Entonces, el proceso se muestra en el laboratorio y las aplicaciones de la técnica discutida.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioingeniería. Biología sintética. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

La biología sintética es un campo que combina la biología y de ingeniería para crear o rediseñar organismos entidades biológicas o caminos, la idea es similar a la síntesis química en química donde conocidas reacciones se utilizan para sintetizar nuevos compuestos químicos, la objetivo final puede variar, desde la creación de nuevas moléculas de drogas biológicas para la modificación de organismos para que sean capaces de descomponer los desechos. Este video trata sobre los principios básicos de la biología sintética y de algunas técnicas utilizadas para la construcción de módulos biológicos. Por último, presentamos algunas aplicaciones reales de este campo en evolución.

El objetivo principal de este campo emergente, es utilizar biología y bio-ingeniería como una herramienta para crear organismos y nuevas moléculas. Al igual que un ingeniero eléctrico, creando un circuito funcional de los componentes eléctricos individuales, un objetivo clave de la biología sintética, es crear un microorganismo programable desde cero utilizando componentes de la célula individual. Sin embargo, esto todavía está lejos posible en este punto, principalmente porque los procesos biológicos son menos entendidos, este objetivo se hace más factible por los avances recientes, como la siguiente generación DNA la secuencia, usando la DNA secuencia los investigadores pueden identificar la funciones en secuencia de la DNA en genes específicos en organismos que poseen ciertos rasgos deseables. Entonces, la secuencia exacta del ADN puede ser sintetizada en grandes cantidades y luego utilizada para modificar genéticamente una célula mediante transfección. La transfección es el proceso de inserción de material genético como ADN o ARN en células de mamíferos. Cuando se realiza en las células bacterianas, la técnica se llama transformación. En este proceso, el ADN es a menudo complexed con las moléculas de portador de carga positiva o condensada dentro de una partícula positivamente cargada de liposomas o polímero como polietilamina. El complejo cargado positivamente se une a la membrana celular cargada negativamente y entonces entra en la célula mediante endocitosis, lo que es un proceso por el cual moléculas entrar en una célula mediante una vesícula encuadernada de la membrana llamada endosomas. Una vez dentro de la célula, el material genético deja el endosome y finalmente entra en el núcleo, donde maquinaria de la célula es capaz de hacer de MRNA y proteína de él. Ahora que hemos introducido los conceptos básicos de la biología sintética, echemos un vistazo a algunas técnicas de transfección utilizados en el laboratorio.

La electroporación es una técnica que implica el uso de un electrodo para crear pequeños poros en la membrana celular, permitiendo así DNA pase a través. En primer lugar, la parte inferior de cada pocillo de una placa bien 48 está recubierta con 250 microlitros de tampón con calcio y magnesio y el anticuerpo. Luego se incuban las placas a 37 grados. A continuación, el ARN está preparado para la transfección. Un microlitro de solución madre de RNA es alícuotas en un tubo de microcentifuge para cada transfección separado. Con los tubos en hielo. Las placas recubiertas de anticuerpos entonces se lavan con buffer antes de agregar los medios de comunicación de la célula. Las células son separadas de la parte inferior de los pocillos de cultivo de tejidos, agrupados en un tubo de centrífuga peleteado y resuspendió. Las células se cuentan y evaluar su viabilidad. Luego se añade un pequeño volumen de células a cada alícuota de ARN de las células en el ARN se cargan entonces en una punta de electrodo pipeta y electrolítica tampón a una cubeta de vidrio. Se coloca la cubeta en el soporte, y el electrodo pipeta colocada en la cubeta. Las células son electroporated con un voltaje pulsado de cerca de 1500 voltios. Después de la electroporación es completa, las células se mezclan con un medio de cultivo celular en una placa de cultivo y utilizados o almacenados.

Otra técnica es el método de choque de calor, que utiliza calor para crear aberturas en la membrana celular. En primer lugar, los medios adecuados agar preparado y esterilizado. Entonces el agar refrigerado que contiene antibiótico es había vertido en placas y dejar enfriar a temperatura ambiente. A continuación se establece un baño de agua a 42 grados centígrados y las células químicamente competentes descongeladas en el hielo. Uno a cinco microlitros de una nanogramos por microlitro de plásmido frío se añade a las células descongeladas y mezclado suavemente. La mezcla de células y plasma se volvió en el hielo durante 30 minutos. Después de la incubación en hielo, la mezcla de células es colocada en el baño de agua a choque térmico durante 30 segundos. La mezcla de células y el plásmido se coloca inmediatamente en hielo y media recién añadido. Luego la mezcla de células se coloca en un incubador de agitación a 37 grados centígrados por una hora, para que las células pueden recuperar. A continuación las células se cultivan en las placas de agar añadiendo 20 a 200 microlitros de las bacterias cultivadas a la placa y luego separarse. Las placas se incuban luego durante la noche. Al día siguiente, las placas de agar deben tener Colonia de crecimiento que indica que las células han tomado en el plásmido. Estas colonias pueden utilizarse ahora para más experimentación.

Ahora que hemos introducido algunas transfección comun y métodos de transformación, vamos a echar un vistazo a algunas aplicaciones de este nuevo campo. Las bacterias genéticamente podrían utilizarse para la limpieza del medio ambiente como degradar residuos de aceite. Utilizando organismos personalizado de técnicas de biología sintética podría diseñarse para descomponer contaminantes ambientales específicos. Esto podría incurrir en los costos de limpieza que la típica mano de obra métodos de limpieza. También se pudieran crear el sintético construidos sistemas biológicos escalados moleculares para diagnosticar y tratar enfermedades específicas como el cáncer. Estos organismos se podrían crear para responder a la característica firmas o anticuerpos de las células cancerosas. Además, podría ayudar en el tratamiento de las células infectadas por objetivos programados.

Sólo ha visto introducción de Zeus a la biología sintética. Ahora debe estar familiarizado con los objetivos de este nuevo campo y algunas técnicas utilizadas para mejorar y eventualmente crear organismos para combatir problemas del mundo actual. Gracias por ver.

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