Se gli scienziati potessero regolare con precisione l'espressione genica, potrebbero disattivare i geni responsabili di malattie e malattie e attivare quelli che migliorano la salute e il sistema immunitario.

"Ecco perché il controllo dell'espressione genica è così fondamentale, ", ha affermato Julius Lucks della Northwestern University. "Una volta che avrai una buona presa su di esso, Puoi fare qualsiasi cosa."

Per fortuna, avere un "buon" controllo sull'espressione genica potrebbe essere un eufemismo. Lui e il suo team hanno sviluppato uno strumento potente e versatile che raggiunge l'attivazione dei geni migliaia di volte meglio della natura.

"Tutto quello che abbiamo fatto è stato fare un interruttore di RNA che accende un gene, "ha detto Fortuna, professore associato di ingegneria chimica e biologica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. "Ma ciò che lo rende davvero fantastico è che è davvero, veramente, veramente buono."

Con il sostegno della National Science Foundation, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa, e i fondi Searle presso il Chicago Community Trust, la ricerca è stata pubblicata online il 19 ottobre sulla rivista Comunicazioni sulla natura . James Chappell, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Lucks e ora assistente professore alla Rice University, servito come primo autore del documento.

Utilizzando un approccio di progettazione computazionale, La fortuna ha creato l'interruttore programmando molecolarmente una molecola di RNA chiamata Small Transcription Activating RNA, o STAR che il suo gruppo aveva precedentemente scoperto. Quindi utilizza un algoritmo, sviluppato dall'allievo della Northwestern Joe Zadeh ('03) - per ottimizzare lo STAR per applicazioni specifiche. Un'azienda esterna utilizza i risultati dell'algoritmo per costruire un pezzo fisico di RNA, che Lucks usa poi negli esperimenti.

La fortuna paragona le STAR a un interruttore della luce.

"Perché qualsiasi cosa accada in biologia, la "luce" deve essere accesa, "ha detto Fortuna, un membro del Centro di biologia sintetica della Northwestern. "Siamo sempre interessati ad accendere le cose, così abbiamo trovato un modo per progettare alcuni interruttori della luce davvero buoni."

Continuando l'analogia, gli interruttori dell'RNA che si trovano in natura non sono in grado di accendere o spegnere completamente le "luci". Spesso la stanza è costantemente buia invece che completamente buia o con una luce brillante. Ma i ricercatori hanno desiderato avere un controllo più stretto del sistema. La STAR di fortuna può accendere la luce o attivare un gene 9, 000 volte più luminoso che senza la STAR presente, fornendo la stanza completamente buia o luminosa che mancava ai ricercatori.

"Se studi un sistema per esplorare cosa fa un gene, vuoi sapere cosa fa quando è completamente acceso o spento, " Lucks spiega. "Non quando il gene è lì oa metà strada. È molto più difficile da districare".

Ciò è particolarmente vero per le applicazioni diagnostiche, che Lucks intende perseguire con il suo nuovo strumento. Poiché l'RNA eccelle nel rilevare altri filamenti di RNA, Le STAR potrebbero essere utili nella diagnosi dei virus a RNA. Per fare questo, L'interruttore di fortuna potrebbe essere progettato per accendersi in presenza di uno di questi virus.

"Devi avere un controllo super stretto per raggiungere questo obiettivo, " Fortuna ha detto. "Non vuoi un segnale a metà perché poi ti ritroverai con falsi positivi. Serve un segnale chiaro".

Diagnostica, però, è solo una cosa che i ricercatori possono realizzare con le STAR. Lucks è anche interessato a usarli per l'ingegneria metabolica, regolazione delle reti di RNA, e altro ancora.

"Questa è una tecnologia abilitante, e abbiamo collaborazioni che iniziano subito, "Lucks ha detto. "Tutto ad un tratto, tutte queste diverse cose sono possibili. Ed è semplicemente fantastico".