Siktar på ny gensax – syntetisk, exakt och billig

– Vi försöker bygga framtidens gensax genom att använda syntetiska material i stället för biologiska enzymer. Målet är att med stöd av nanoteknik utveckla en billigare och bekvämare metod för att klippa DNA, säger Lei Ye, professor i tillämpad biokemi vid Lunds universitet.

Lei Ye leder ett forskningsprojekt som siktar på att ta DNA-klyvning till nästa nivå. Genom att använda nanomaterial i stället för proteiner utvecklar hans grupp en konstgjord gensax. Ett verktyg som på sikt kan förändra sättet att redigera arvsmassa, diagnostisera sjukdomar och skapa nya bioteknologiska lösningar.
– Vi vill ersätta proteinet i dagens gensaxar med ett syntetiskt substitut. Det handlar om att skapa en kemiskt designad struktur som kan utföra samma jobb som ett enzym, men med större kontroll och till lägre kostnad.
Den nya tekniken inspireras av CRISPR-Cas-systemet, som visade hur man med hjälp av ett protein och en vägledande RNA-sekvens kan klyva DNA på utvalda platser.
– CRISPR är effektivt men inte lätt att använda. Det är ett problem, särskilt om man vill använda tekniken i känsliga medicinska sammanhang, säger Lei Ye.
Hans lösning är att konstruera en ny sorts gensax med två delar: ett proteinsubstitut med katalytisk förmåga och en RNA-liknande vägledande sekvens som hittar rätt plats i arvsmassan.
– Vi använder metallkomplex och metalloxidnanopartiklar som katalytiska centra. De fungerar som konstgjorda enzymer. Genom att kombinera dem med en vägledande sekvens kan vi styra exakt var klyvningen sker.

Flera fördelar
Systemet är redan testat i labbet och har visat sig fungera på enkelsträngat DNA. Nu arbetar forskargruppen med att vidareutveckla tekniken för att kunna klippa dubbelsträngat DNA med hög precision.
Fördelarna med en syntetisk gensax är flera. Den kan tillverkas i stor skala, anpassas för olika applikationer och fungerar i miljöer där biologiska enzymer är instabila eller dyra att använda.
– Vårt mål är att bygga ett verktyg som inte bara fungerar i labbet utan också i kliniska och industriella tillämpningar. Det kan handla om allt från att upptäcka biomarkörer i blodprov till att bekämpa antibiotikaresistenta bakterier.
Projektet har potential att revolutionera molekylärbiologin, men Lei Ye ser det främst som en pusselbit i ett större vetenskapligt sammanhang.
– Vi kommer förmodligen aldrig att kunna uppnå samma perfektion som naturens egna system. Men vi kan lära av dem och med rätt kombination av kemi och biologi ta fram verktyg som löser verkliga problem.