I ricercatori hanno radicalmente semplificato il metodo per la sintesi proteica priva di cellule (CFPS), una tecnica che potrebbe diventare fondamentale per la ricerca medica.

La sintesi delle proteine ​​è essenziale per molteplici tipi di ricerca farmaceutica e genetica. Per anni, le proteine ​​possono essere sintetizzate solo all'interno di cellule vive. CFPS fornisce la nuova capacità di biosintetizzare le proteine ​​in una provetta in poche ore senza la necessità di cellule viventi. Questo processo fornisce un nuovo livello di controllo sulla produzione di proteine, un incredibile vantaggio per i ricercatori che perseguono test ad alto rendimento, costruzione di biosensori, ingegneria metabolica e altro ancora.

"Questa biotecnologia sfrutta il codice genetico in una provetta, fornendo accesso diretto al macchinario biologico che è tradizionalmente bloccato all'interno della cellula, "ha detto Javin Oza, un professore di biochimica al Cal Poly, San Luis Obispo. "Questo consente a scienziati e ingegneri di realizzare vaccini e proteine ​​terapeutiche, ed eseguire test diagnostici su richiesta in laboratorio o sul campo. Nella classe, CFPS consente agli studenti di conoscere il codice genetico in modo basato sull'indagine".

Mentre l'accettazione della CFPS come tecnologia promettente è cresciuta notevolmente negli ultimi due decenni, soffre ancora di alcune limitazioni dovute alla difficoltà e al costo di implementazione della tecnica.

Come riportato in Journal of Visualized Experimentation , un gruppo di ricercatori del Cal Poly guidato da Oza e dalla collaboratrice Katharine Watts ha sviluppato un metodo per rendere la CFPS ampiamente accessibile. I principali vantaggi della nuova tecnica sono la velocità, economicità e una configurazione di reazione molto meno complessa rispetto ad altri sistemi CFPS. Per ridurre ulteriormente le barriere per gli scienziati nell'adottare questo metodo, la pubblicazione comprende una videoguida per l'attuazione della nuova procedura.

"Questo protocollo semplifica e chiarisce i metodi per implementare la sintesi proteica senza cellule da parte di non esperti, " ha detto Oza. "Un migliore accesso a questi metodi aiuterà a democratizzare la piattaforma e la sua vasta gamma di applicazioni".

La nuova tecnica richiede solo una formazione di laboratorio di base per i nuovi utenti per implementare CFPS nei loro laboratori, dalla crescita cellulare e dalla preparazione degli estratti alle stesse reazioni di sintesi proteica in vitro. I ricercatori hanno sviluppato premiscele di reagenti che riducono notevolmente la probabilità di errore durante l'impostazione e aumentano la probabilità di una reazione di successo. Questi reagenti chimici e biologici sono stabili e possono resistere a più cicli di congelamento-scongelamento. Nella carta, i ricercatori inoltre identificano e segnalano le variabili che incidono in modo significativo sull'implementazione di successo di CFPS e le variabili che i nuovi utenti dovrebbero ottimizzare per reazioni di successo.

La procedura semplificata è funzionalmente paragonabile ai metodi più tecnici utilizzati in precedenza e può essere utilizzata per vagliare più rapidamente i prodotti proteici, aumentando notevolmente il numero di test che possono essere eseguiti in un determinato periodo di tempo. Questa capacità supporta sofisticati sforzi di ricerca, come la genomica funzionale e l'ingegneria metabolica.

"Nella nostra collaborazione, stiamo impiegando il metodo CFPS semplificato per sintetizzare e ingegnerizzare mega-enzimi complessi, che sono tradizionalmente difficili da esprimere, "disse Watt, anche un professore di biochimica Cal Poly. "L'uso di CFPS consente cicli di progettazione-costruzione-test molto più rapidi per l'ingegnerizzazione di questi mega-enzimi".

Oltre alla ricerca primaria, il nuovo metodo CFPS può essere utilizzato come strumento didattico nelle scuole superiori e nelle aule universitarie. Quando confezionato per uso didattico, offre agli studenti l'opportunità di impegnarsi con la genetica in un ambiente di apprendimento pratico.