Facebook

Instagram

AI skräddarsyr konstgjort DNA för framtida läkemedelsutveckling


2022-11-24

Bild: Yen Strandqvist, Chalmers

Aleksej Zelezniak, docent, institutionen för biologi och bioteknik, Chalmers.
Bild: Chalmers
Aleksej Zelezniak, docent, institutionen för biologi och bioteknik, Chalmers.

Med hjälp av artificiell intelligens har forskare på Chalmers lyckats designa konstgjort DNA som kontrollerar cellernas proteintillverkning. Tekniken kan bidra till att vaccin, läkemedel mot svåra sjukdomar samt alternativa livsmedel utvecklas och produceras mycket snabbare och till väsentligt lägre kostnad än idag.

Den genetiska koden i vårt DNA transkriberas till molekylen mRNA, som fungerar som en budbärare som talar om för cellens fabrik vilket protein den ska producera, samt i vilka mängder. Processen är grundläggande för cellernas funktionalitet i alla levande organismer.

Forskare har lagt stor kraft på att försöka kontrollera genuttrycket eftersom det bland annat kan bidra till utveckling av proteinbaserade läkemedel. Ett aktuellt exempel är mRNA-vaccin mot covid19, som talar om för kroppens celler att de ska producera samma protein som finns på coronavirusets yta. Kroppens immunförsvar kan då lära sig att bilda antikroppar mot viruset. På samma sätt är det möjligt att lära kroppens immunförsvar att besegra cancerceller eller andra komplexa sjukdomar, om man vet förstår den genetiska kod som ligger bakom produktionen av specifika proteiner.

En majoritet av dagens nya läkemedel är just proteinbaserade, men teknikerna för att framställa dem är både dyra och långsamma, eftersom det är svårt att kontrollera hur DNA uttrycks. En forskargrupp på Chalmers, som leds av Aleksej Zelezniak, docent i systembiologi, tog förra året ett viktigt steg i förståelsen för hur mycket av ett protein som tillverkas av en viss DNA-sekvens.

− Först handlade det om att fullt ut kunna ”läsa” DNA-molekylens instruktioner. Nu har vi lyckats designa eget DNA som innehåller precis de instruktioner som behövs för att kontrollera vilken mängd av ett specifikt protein som tillverkas, säger Aleksej Zelezniak om forskargruppens senaste viktiga genombrott.


Printar DNA på beställning
Principen bakom den nya metoden liknar den som används när en AI genererar ansikten som ser ut som verkliga människor. Genom att AI:n lär sig hur en stor mängd ansikten ser ut kan den sedan skapa helt nya verklighetstrogna ansikten. Det är sedan lätt att modifiera ansiktet genom att exempelvis säga att det ska bli äldre, eller ha en annan frisyr. Men att däremot från noll programmera ett trovärdigt ansikte utan AI hade varit mycket svårare och mer tidskrävande. På samma sätt har forskarnas AI fått lära sig strukturen och den mängdreglerande koden i DNA. AI:n designar sedan syntetiskt DNA, som är lätt att modifiera i önskvärd riktning. Enkelt uttryck får AI:n en beställning på hur mycket av en gen som behöver uttryckas, och ”printar” sedan rätt DNA-sekvens.

− DNA är en otroligt lång och komplex molekyl. Det är därför mycket utmanande att på experimentell väg göra förändringar i den genom att läsa, ändra, läsa och ändra igen. Det tar åratal av forskning för att hitta något som fungerar. Då är det i stället mycket mer effektivt att låta en AI lära sig hur principerna för att navigera DNA fungerar. Det som annars tar år kan kortas till veckor eller dagar, säger studiens försteförfattare Jan Zrimec, tidigare forskare i Aleksej Zelezniaks grupp och numera verksam vid National Institute of Biology i Slovenien.

Forskarna har utvecklat sin metod på jästsvampen Saccharomyces cerevisiae, vars celler liknar däggdjursceller. Nästa steg är att använda människoceller. Forskarna har förhoppningar om att deras framsteg ska få betydelse för utvecklingen av nya såväl som befintliga läkemedel.

− Proteinbaserade läkemedel mot komplexa sjukdomar, eller alternativa livsmedelsproteiner, kan ta många år och vara extremt dyra att tillverka. En del blir så dyra att det inte går att få en ekonomisk avkastning på investerade pengar. Med vår teknik är det möjligt att utveckla och tillverka proteiner på ett effektivare sätt så att de kan kommersialiseras, säger Aleksej Zelezniak.

Studiens författare är Jan Zrimec, Xiaozhi Fu, Azam Sheikh Muhammad, Christos Skrekas, Vykintas Jauniskis, Nora K. Speicher, Christoph S. Börlin, Vilhelm Verendel, Morteza Haghir Chehreghani, Devdatt Dubhashi, Verena Siewers, Florian David, Jens Nielsen och Aleksej Zelezniak.

Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, Sverige; National Institute of Biology, Slovenien; Biomatter Designs, Litauen; Institute of Biotechnology, Litauen; BioInnovation Institute, Danmark; King’s College London, Storbritannien.


Källa: Chalmers tekniska högskola

Tipsa en vn Skriv ut



Nya PFUW är en ultraljudsmätare för flödesmätning av en stor mängd olika vätskor

Oavbrutet flöde med SMC:s nya clamp-on flödesmätare

SMC lanserar en clamp-on flödesmätare för vätska och stärker därmed...

Läs mer
SCN 550
STILL iGo system effektiviserar Solars intralogistik 
STILL iGo system effektiviserar Solars intralogistik
 

Solar automatiserar intralogistiken med STILL

Solar Sverige AB etablerar ett nytt logistikcenter i Kumla och investerar i en skräddarsydd automationslösning från intralogistikexperten STILL Sverige AB. Förarlösa truckar...

Läs mer
oem_automation_550
Spectrum Technology är en ledande leverantör av automatiseringslösningar med huvudkontor i Karlshamn

Spectrum Technology blir certifierad partner till Bosch Rexroth

Bosch Rexroth välkomnar Spectrum Technology till Certified Excellence.

Läs mer
Flamkontroll
SMC Automations nya kompakta kontrollenhet för rampmontage – JXD1-M

Styr upp till 16 axlar med SMC:s kompakta kontrollenhet för rampmontage

SMC lanserar JXD1-M, en rampmonterad kontrollenhet med batterilös absolutenkoder. Anslutningar...

Läs mer


Jackbara Industridon nu med skruvgänga

För enkel och tidsbesparande montering av Heavycon D7-kontakter erbjuder Phoenix Contact...

Läs mer


Ny kraftfull SCARA-robot från KUKA – snabba rörelser och bärlast på 60 kilo

KUKA släpper ytterligare en SCARA-robot nu i höst. En kraftfull modell med maximala...

Läs mer
BlueBear Mobile Command and Control System with UAVs on ground

Saabs teknik för drönarsvärmar används i AUKUS-test

Saabs teknik för autonoma svärmar har nyligen varit med i det banbrytande demonstrationen...

Läs mer


Welcome to SCANPACK 2024.

It´s busy days when Carryline is planning for this year's edition of SCANPACK. It has...

Läs mer
Gimatic | Tryck & Flöde | Robotik | OEM Automatic

Nya gripdon från Gimatic stärker OEM Automatics automationslösningar

OEM Automatic har inlett ett strategiskt samarbete med Gimatic, en global ledare inom elektroniska...

Läs mer

Nyhet från Teknokol - Bärarmsystem och kapslingar i rostfritt stål


Teknokol, ett företag som är specialiserat på att tillverka bärarmsystem och...

Läs mer


Mahindra väljer ABB:s PixelPaint till förstklassiga lackeringsjobb

De två stora hallarna har en yta på 4 500 kvm vardera och en takhöjd på 15 meter.

Byte av industribelysning på rekordtid

Förbättrad arbetsmiljö och energibesparing, var anledningarna till att Valmet bytte...

Läs mer


ABB:s nya maskinbetjäningscell förenklar automation och kompenserar för arbetskraftsbrist



Effektivitet och automatisering: Hydroscand leder vägen med Shelf Refill

I en värld där tid är pengar och effektivitet är nyckeln till framgång,...

Läs mer


Mest lästa











BK Services


solidmakarna

ifm electronic ab

Villiam Petersen tandhjulsfabriken

JM Indutech

SK Licenssvets

Brady

AIF  Avinf






Alron

Decksafe

REFAB

Aircoil
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se