PrimaMedia, 15 июля. Отечественную платформу бесклеточного синтеза белков, которая позволит в разы ускорить разработку и экспериментальную проверку новых белковых молекул для лекарств, диагностических средств и промышленных ферментов разрабатывают в инженерной школе "Институт биотехнологии, биоинженерии и пищевых систем" Дальневосточного федерального университета. Технология сокращает путь от компьютерного проектирования молекулы до ее лабораторной проверки с нескольких недель до нескольких дней, открывая новые возможности для промышленной биотехнологии, медицины, сельского хозяйства и косметологии. Платформа станет вкладом университета в развитие биоэкономики России и создание отечественных биотехнологий нового поколения.
Разработка новых белковых молекул остается одним из наиболее сложных и дорогостоящих этапов современной биотехнологии. Классический метод основан на микробиологическом синтезе: ученые находят ген, кодирующий нужный белок, встраивают его в генетическую конструкцию, вводят в микроорганизм и выращивают культуру до накопления необходимой биомассы. Затем нужный белок выделяют, очищают и только после этого исследуют его свойства или используют для дальнейшего производства. Такой подход требует значительных временных затрат.
"Развитие биоэкономики — одна из стратегических задач ДВФУ. Сегодня именно на стыке биологии, медицины, инженерии и современных технологий рождаются решения, которые будут определять конкурентоспособность экономики в ближайшие десятилетия. Наша задача — не только проводить передовые исследования, но и доводить их до конкретных технологий, востребованных промышленностью, здравоохранением и направленных на решение экологических задач. Для этого мы объединяем возможности университета, академической науки и индустриальных партнеров, формируя на Дальнем Востоке один из ведущих центров биоэкономики страны", — отметил ректор ДВФУ Борис Коробец.
В процессе компьютерного моделирования исследователи могут получить сотни перспективных вариантов молекул, потенциально обладающих необходимыми свойствами. Однако каждую из них необходимо экспериментально проверить. В классической лаборатории на получение и исследование одного образца может уйти месяц и более. В результате проверка большого количества гипотез становится практически невозможной, что существенно замедляет появление новых прикладных разработок и их внедрение в производство.
Решением этой проблемы может стать бесклеточный синтез белков — современная технология, позволяющая получать биологически активные вещества в контролируемых условиях в пробирке, без выращивания живых микроорганизмов. Таким образом, у ученых появляется возможность быстрой проверки большого количества кандидатных молекул, спроектированных методом компьютерного моделирования: лабораторные образцы синтезируются за считанные часы, а затем проходят проверку функциональных свойств для отбора кандидатов, обладающих высокой активностью.
По словам научного сотрудника Передовой инженерной школы ДВФУ Егора Рочина, платформа бесклеточного синтеза принципиально меняет сам подход к созданию новых белковых продуктов — от длительного поиска и последовательной проверки отдельных вариантов к более управляемому циклу проектирования, синтеза и лабораторной оценки.
"Наша цель — сформировать полноценную отечественную платформу, которая позволит создавать белковые молекулы с заданными свойствами под конкретные задачи промышленности, медицины и научных исследований. Мы хотим перейти от преимущественно поискового подхода к инженерному созданию новых белковых продуктов, где свойства молекулы можно заранее проектировать на этапе компьютерного моделирования, а затем быстро проверять экспериментально", — отмечает Егор Рочин.
Над проектом работает междисциплинарная команда специалистов и студентов-исследователей, объединяющая генных инженеров, биофизиков, биоинформатиков, биотехнологов и инженеров. Одни исследователи занимаются компьютерным моделированием белков и изменением их структуры для получения биомолекул с заданными свойствами. Другие нарабатывают клеточные экстракты — основу бесклеточной системы синтеза. Еще одна команда совершенствует сам процесс синтеза, подбирая оптимальные условия реакции для получения различных классов белков. Параллельно инженеры создают лабораторную установку для синтеза, которая позволит автоматизировать процесс и обеспечить стабильный контроль всех его этапов.
Разрабатываемая платформа ориентирована на создание и первичную проверку белковых молекул для различных направлений биоэкономики, включая промышленную и пищевую биотехнологию, фармацевтику, диагностику, сельское хозяйство и косметологию.
В дальнейшем ученые планируют развивать платформу от лабораторного уровня к пилотным технологическим решениям, расширять линейку модульных систем для синтеза различных классов белков и укреплять сотрудничество с научными организациями и предприятиями реального сектора экономики. Создаваемая технология станет инструментом не только для исследований в ДВФУ. В перспективе ее смогут использовать научные коллективы, институты Российской академии наук и индустриальные партнеры для оперативной проверки научных гипотез, отбора перспективных белковых молекул и разработки продуктов с заданными характеристиками.
