Biologie synthétique

Bioengineering

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Summary

Cette vidéo présente la biologie synthétique et son rôle en bio-ingénierie. Biologie synthétique désigne les méthodes utilisées pour modifier génétiquement les organismes afin des pour rendre capables de produire de grandes quantités d’un produit. Ce produit pourrait être une protéine qui fait déjà de la cellule, ou une nouvelle protéine qui a été encodée en une séquence d’ADN nouvellement insérées.

Ici, nous discutons comment un organisme de génétique matériel est modifiée à l’aide de la transformation ou la transfection. Ensuite, le processus est montré dans le laboratoire et les applications de la technique abordée.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bio-ingénierie. Biologie synthétique. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

La biologie synthétique est un champ qui combine la biologie et l’ingénierie pour créer ou refonte des organismes d’entités biologiques ou les voies, l’idée est similaire à la synthèse chimique en chimie où des réactions bien connues sont utilisées pour synthétiser de nouveaux composés chimiques, la objectif final peut varier, de la création de nouvelles molécules de médicament biologique à la modification des organismes pour les rendre capable de décomposer les déchets. Cette vidéo présente les principes fondamentaux de la biologie synthétique et quelques techniques utilisées pour construire des modules biologiques. Enfin, nous présentons quelques applications du monde réel de ce domaine en évolution.

L’objectif principal de ce domaine émergent, est d’utiliser la biologie et bioingénierie comme un outil pour créer des organismes et nouvelles molécules. Tout comme un ingénieur électricien, en créant un circuit fonctionnel des composants électriques, des principaux objectifs de la biologie synthétique, est de créer un micro-organisme programmable à partir de zéro en utilisant des composants de cellules individuelles. Cependant, c’est loin d’être réalisable à ce stade, principalement parce que les processus biologiques sont moins bien compris, cet objectif est fait plus réalisable par les progrès récents, comme la prochaine génération ADN, séquençage, utilisant l’ADN séquençage chercheurs peuvent déterminer le fonctions dans la séquence de l’ADN dans des gènes spécifiques dans les organismes qui possèdent certaines caractéristiques désirables. Ensuite, la séquence d’ADN exacte peut être synthétisée en grande quantité et puis utilisée pour modifier génétiquement une cellule à l’aide de transfection. Transfection est la procédure d’insertion d’un matériel génétique comme l’ADN ou l’ARN dans les cellules mammifères. Lorsqu’effectuée sur des cellules bactériennes, la technique est appelée transformation. Dans ce processus, l’ADN est souvent complexés avec les molécules chargées positivement transporteur ou condensée dans une particule chargée positivement aux liposomes ou polymère comme POLYÉTHYLÈNEIMINE. Le complexe chargé positivement s’attache à la membrane de la cellule chargée négativement et puis entre dans la cellule par endocytose, qui est un processus par lequel des molécules entrer dans une cellule via une vésicule lié membranaires appelée endosomes. Une fois à l’intérieur de la cellule, le matériel génétique laisse l’endosome et finalement entre dans le noyau, où la machinerie de la cellule est capable de faire des ARNm et protéines de lui alors. Maintenant que nous avons mis en place les bases de la biologie synthétique, nous allons jeter un oeil à quelques techniques de transfection couramment utilisé en laboratoire.

Électroporation est une technique qui implique l’utilisation d’une électrode à créer de minuscules pores dans la membrane cellulaire, permettant ainsi l’ADN de passer à travers. Tout d’abord, le fond de chaque puits d’une plaque bien 48 est revêtu de 250 microlitres d’anticorps et de la mémoire tampon de calcium et de magnésium. Ensuite, les boîtes sont incubées à 37 degrés. Ensuite, l’ARN est prête pour la transfection. Un microlitre de solution mère de RNA est aliquoté dans un tube de microcentifuge pour chaque transfection distinct. Avec les tubes restants sur la glace. Les plaques recouverts d’anticorps sont ensuite lavées avec un tampon, avant d’ajoute le support de la cellule. Les cellules sont détachent du fond des puits de culture tissulaire, rassemblés au sein d’un tube à centrifuger granulées et remis en suspension. Les cellules sont comptées et évaluer leur viabilité. Ensuite un petit volume des cellules est ajouté à chaque aliquote d’ARN des cellules dans l’ARN sont ensuite chargés dans une électrode de pipette et électrolytique tampon ajoutés à une cuvette de verre. La cupule est placée dans le support et l’électrode de pipette placés dans la cuve. Les cellules sont électroporés à l’aide d’une tension pulsée d’environ 1500 volts. Une fois terminée l’électroporation, les cellules sont mélangées à un milieu de culture cellulaire dans une plaque de culture et utilisé ou stocké.

Une autre technique est la méthode de choc thermique, qui utilise la chaleur pour créer des ouvertures dans la membrane cellulaire. Tout d’abord, le support approprié et agar sont préparés et stérilisés. Puis la gélose refroidie contenant antibiotique est versée dans les plaques et laisser refroidir à température ambiante. Ensuite, un bain d’eau est défini à 42 degrés Celsius et les cellules chimiquement compétents décongelées sur la glace. Un à cinq microlitres d’un nanogramme par microlitre du plasmide froid est ajouté aux cellules décongelées et mélangé délicatement. Puis le mélange de cellules et plasma est retourné sur la glace pendant 30 minutes. Après cette incubation sur la glace, le mélange de la cellule est placé dans un bain-marie à un choc thermique pendant 30 secondes. Le mélange de la cellule et le plasmide est alors immédiatement placé sur glace et les supports neufs ajoutés. Puis le mélange de la cellule est placé dans un incubateur à 37 degrés Celsius à secouer pendant une heure, afin que les cellules peuvent récupérer. Ensuite, les cellules sont cultivées sur les géloses en ajoutant 20 à 200 microlitres des bactéries cultivées à la plaque et ensuite s’étendre. Les plaques sont ensuite incubées pendant la nuit. Le lendemain, les géloses devraient avoir colonie croissance indiquant que les cellules ont pris dans le plasmide. Ces colonies permet maintenant d’expérimentation plus loin.

Maintenant que nous avons introduit quelques transfection commune et des méthodes de transformation, nous allons jeter un oeil à certaines applications de ce nouveau champ. Des bactéries génétiquement modifiées pourraient servir pour nettoyage environnemental comme dégradant les résidus d’huile. Utilisant des organismes personnalisés de la biologie synthétique des techniques pourrait être conçue pour éliminer les polluants environnementaux spécifiques. Cela pourrait encourir des coûts de nettoyage plus bas que typique main-d'oeuvre méthodes de nettoyage. Synthétiquement construit des systèmes biologiques à l’échelle moléculaires pourraient également être créés afin de diagnostiquer et de traiter certaines maladies comme le cancer. Ces organismes pourraient être créés pour répondre aux signatures caractéristiques ou anticorps des cellules cancéreuses. En outre, ils pourraient aider dans le traitement des cellules infectées par ciblage programmé.

Vous avez juste regardé Introduction de Jove à la biologie synthétique. Vous devez maintenant être familiarisé avec les objectifs de ce champ roman et certaines techniques utilisées pour améliorer et finit par créer des organismes de lutte contre les problèmes du monde actuel. Merci de regarder.

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