Una plataforma de producción de plasma automatizada

(Noticias de Nanowerk) Los plásmidos se utilizan ampliamente en biología básica y aplicada. Los científicos utilizan estas pequeñas moléculas circulares de ADN para introducir nuevos genes en un organismo objetivo. Los plásmidos son conocidos por sus aplicaciones en la producción de proteínas terapéuticas como la insulina y se utilizan ampliamente en la producción a gran escala de muchos bioproductos.

Sin embargo, el diseño y la construcción de plásmidos sigue siendo uno de los pasos más laboriosos y laboriosos de la investigación biológica.

Para abordar esto, Behnam Enghiad, Pu Xue y otros investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign en el Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos (CABBI) han desarrollado una plataforma versátil y automatizada de diseño y construcción de plásmidos llamada PlasmidMaker.

Su trabajo fue publicado recientemente en comunicación de la naturaleza («PlasmidMaker es una plataforma versátil, automatizada, integral y de alto rendimiento para la construcción de plásmidos»). Una descripción general de PlasmidMaker. (Imagen: Enghiad et al.) (haga clic en la imagen para ampliar)

La creación de un plásmido comienza con el diseño. Para ayudar en este proceso de diseño, PlasmidMaker presenta una interfaz web fácil de usar que permite a los investigadores visualizar y ensamblar intuitivamente el plásmido perfecto para sus necesidades.

Una vez que se ha diseñado el plásmido, se envía al equipo de PlasmidMaker y se realiza un pedido del plásmido con Illinois Biological Foundry for Advanced Biomanufacturing (iBioFAB), donde se construye el plásmido. iBioFAB, ubicado en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB) en el campus de la U of I, es una infraestructura computacional y física completamente integrada que admite la fabricación rápida, el control de calidad y el análisis de construcciones genéticas. Cuenta con un brazo robótico central que transporta equipo de laboratorio entre instrumentos que realizan diferentes operaciones como pipeteo, incubación o termociclado.

El proceso de creación de plásmidos está automatizado: las muestras se preparan mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la purificación, la secuencia de ADN se ensambla y transforma, y ​​los plásmidos se confirman y congelan, todo con poca participación humana.

Además de la automatización y precisión que ofrece iBioFAB, la plataforma PlasmidMaker también es pionera en un nuevo método altamente flexible para ensamblar múltiples fragmentos de ADN en un plásmido utilizando enzimas de restricción artificiales (ARE) basadas en Pyrococcus furiosus Argonaute (PfAgo).

Las enzimas de restricción se han utilizado durante mucho tiempo en la construcción de plásmidos debido a su capacidad para escindir moléculas de ADN en secuencias de bases específicas denominadas secuencias de reconocimiento. Sin embargo, estas secuencias de reconocimiento suelen ser cortas, lo que dificulta trabajar con ellas. Es probable que una secuencia corta ocurra más de una vez en una molécula de ADN, en cuyo caso la enzima de restricción haría demasiados cortes.

«Con los métodos de ensamblaje de ADN anteriores, a menudo era difícil encontrar las enzimas de restricción adecuadas que pudieran cortar el plásmido y reemplazar los fragmentos de ADN», dijo Huimin Zhao, coautor y presidente de Steven L. Miller en Ingeniería de Ciencias Químicas y Biomoleculares (ChBE). ) en Illinois. «Ese por favorLos ARE basados ​​en Ago ofrecen una mayor flexibilidad y precisión porque pueden programarse para buscar secuencias de reconocimiento más largas en prácticamente cualquier ubicación”.

Con todas las mejoras que aporta, los miembros del equipo de CABBI, uno de los cuatro centros de investigación de bioenergía financiados por el Departamento de Energía de EE. UU. en los Estados Unidos, esperan que PlasmidMaker acelere el desarrollo de la biología sintética para aplicaciones biotecnológicas.

«Esta herramienta estará disponible para los investigadores de CABBI y planeamos ponerla a disposición de todos los investigadores en los otros tres centros de investigación de bioenergía», dijo Zhao. «Si va bien, esperamos que esté disponible para todos los investigadores en todas partes».