DNK izrađen po narudžbi ide velikim koracima

Desetljećima je jedini način za izradu industrijskih količina prilagođene DNK bila sinteza fosforamidita, organsko-kemijski proces koji može konstruirati nukleinske kiseline duljine do 350 nukleotida. Kako bi proizveli dulje fragmente, proizvođači DNK paralelno grade tisuće oligonukleotida ili oligonukleotida, a zatim ih sastavljaju. Ova tehnika može kreirati velike količine DNK uz nisku cijenu, ali ima poteškoća sa sekvencama koje su vrlo repetitivne ili složene, piše časopis Nature.

Tvrtka DNA Script, sa sjedištem u Parizu, spaja TdT s kemijski modificiranim nukleotidima koji sprječavaju elongaciju za više od jednog monomera istovremeno. Nakon što se doda svaka baza, zaštitna kapica se uklanja i ispire, dodaje se druga baza i ciklus se ponavlja. Ansa Biotechnologies koristi sličan pristup, ali umjesto korištenja blokirajuće skupine za ograničavanje elongacije, tvrtka u Emeryvilleu u Kaliforniji veže bazu za TdT tako da enzim ostane vezan za rastući oligonukleotid. Drugi enzim cijepa poveznicu nakon elongacije, omogućujući nastavak ciklusa.

Prema riječima Daniela Lin-Arlowa, glavnog znanstvenog direktora tvrtke Ansa, pristup može obraditi sekvence s vrlo složenim sekundarnim strukturama, uključujući ponavljanja, ukosnice ili visok sadržaj gvanina i citozina, koje je inače teško proizvesti. U kolovozu 2024. tvrtka je lansirala svoj prvi komercijalni proizvod, prilagođenu uslugu od 600 baza, koja se može sastaviti u konstrukte do 5 kilobaza. Tehnologija se i dalje razvija: kupci s ranim pristupom sada mogu zatražiti DNK duljine do 750 baza i klonske sklopove duljine do 50 kbp.

Enzimatska sinteza također čini stolne sintetizatore DNK dostupnijima. Sintetizatori DNK na bazi fosforamidita zahtijevaju specijaliziranu obuku i infrastrukturu za sigurno rukovanje otrovnim organskim reagensima i otpadom. Nasuprot tome, enzimski sintetizatori zahtijevaju samo osnovne vještine rukovanja tekućinama. 

Godine 2023. DNA Script je počeo prodavati svoj SYNTAX sustav, uređaj koji istraživači mogu koristiti za paralelnu sintezu 96 oligonukleotida, s do oko 120 nukleotida po oligonukleotidu, dnevno. „Jednostavan je za korištenje kao vaš uredski pisač“, kaže Thomas Ybert, glavni znanstveni direktor tvrtke.

Sada se samo postavlja pitanje gdje to sve skupa ide. Kao i uvijek u znanosti, moguće dobrobiti su velike, ali postoje i neki izazovi i etičke dvojbe.

Nema sumnje da DNK po narudžbi može napraviti veliki iskorak u personalizirinoj medicini i proizvodnji hrane, no s druge strane stoje izazovi koji uključuju gensko uređivanje embrija (tzv. "dizajnerske bebe"), privatnost genetskih podataka i genetsku diskriminaciju, primjerice od strane osiguravajućih kuća, poslodavaca i fakulteta.

No bez obzira na to benefiti su puno veći od mogućih rizika, jer ono što predstavlja najveće izazove još uvijek postoji uglavnom samo u domeni znanstvene fantastike. Dokad će biti tako nitko ne zna.