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 vän Skriv ut



SCN AB ÖPPNAR NYTT KONTOR I SUNDSVALL FÖR LOKAL MARKNADSNÄRVARO I MELLERSTA OCH NORRA SVERIGE

SUNDSVALL, 22 SEPTEMBER 2023 - SCN AB, en ledande leverantör inom industriell automation och...

Läs mer
oem_automation_550


SCN AB växer snabbt och är nu nummer 1 som ny svensk generalagent för MOXA - Ledande inom Industriella Nätverk och Switchar

Upplands Väsby, 2023-09-20 – SCN AB, en välrenommerad aktör inom industriell automation och nätverksteknik, är glada att meddela att vi har utsetts till den nya svenska...

Läs mer
Gloab550


Stendörren har tecknat hyresavtal med Stockholms Stadsmission avseende 3 161 kvm logistiklokaler i Brunna, Upplands-Bro

Stendörren Fastigheter AB har tecknat ett 15-årigt hyresavtal med Stockholms...

Läs mer
gihab


Xometry: Spara tid på ditt projekt med tillverkning on-demand

Tidsbesparing är en av huvudaspekterna när man tillverkar delar inom elektronikbranschen,...

Läs mer


Industriell 5G router

(06/23) Med den nya 5G routern från Phoenix Contact, erbjuds nu en serieproducerad lö...

Läs mer

Kompatibel och öppen EtherCAT-teknik – praktiskt beprövad i 20 år

ABB slutför förvärvet av Siemensverksamhet inom NEMA lågspänningsmotorer

Addtech förvärvar Electrum Automation AB

Målen för införandet av elfordon kan inte nås inom föreskriven tid, säger den globala fordons­industrin

Schneider Electric lanserar tjänst för digital omställning inom industrin

Universal Robots rapporterar rekordomsättning trots global osäkerhet

VR i industrin – Hjälper eller stjälper det?

429 automationsupplevelser stärker svenska företag

Satelliter, AI och DNA ­­– nya verktyg i framtidens miljöarbete



Mest lästa











BK Services


pdat Elmia

solidmakarna

Smart Storing

ifm electronic ab

Villiam Petersen tandhjulsfabriken

etra

JM Indutech

Alcon






Industrinät

Alron

Decksafe
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