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      穩(wěn)定的凍干細胞機械可釋放無細胞生物技術(shù)
      
			
      
				2020-02-26 09:32:58
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      加利福尼亞州立理工大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種低成本的方法，可提高無細胞生物技術(shù)在生物制造中的實用性和現(xiàn)場應(yīng)用的可移植性。
      

      

      無細胞蛋白質(zhì)合成(CFPS)是一種生物技術(shù)，可利用試管中的活躍細胞機制而不存在活細胞，從而使研究人員可以直接訪問和操縱生化過程?？茖W(xué)家和工程師正在尋求將無細胞生物技術(shù)用于眾多應(yīng)用，包括生物材料和治療劑的按需生物制造，疾病生物標志物和環(huán)境污染物的即時診斷，以及變革性生化教育平臺。
      

      無細胞生物技術(shù)研究人員已經(jīng)在實驗室中實現(xiàn)了許多此類應(yīng)用，但要使其在現(xiàn)場，診所和教室中工作更加困難。提取出來的用于無細胞生物技術(shù)的細胞機械包含蛋白質(zhì)和RNA等生物分子，它們在較熱的溫度下會分解，大大限制了細胞機械的保質(zhì)期。將其從一個實驗室運輸?shù)搅硪粋€實驗室或?qū)⑵鋷С鰧嶒炇乙赃M行現(xiàn)場應(yīng)用需要冷藏以保持其活動。束縛于“冷鏈”是滿足無細胞生物技術(shù)潛力的根本限制。
      

      受牛奶等生物材料存儲優(yōu)化的啟發(fā)，研究人員以前通過冷凍干燥提取物來延長提取物的保質(zhì)期，從而產(chǎn)生了一種類似于奶粉的產(chǎn)品，可以在室溫下長時間保存。但是，與奶粉不同，冷凍干燥的細胞器不能連續(xù)活動地保存幾天以上。加州理工大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了低成本的防腐劑，這些防腐劑可使冷凍干燥的細胞機械在室溫下保存長達兩周時仍能保持全部活性。
      

      為了實現(xiàn)這一目標，一個由本科生組成的研究團隊采用了Javin Oza，Katharine Watts和Pratish Patel教授領(lǐng)導(dǎo)的跨學(xué)科方法。正如在《ACS合成生物學(xué)》雜志上發(fā)表的那樣，研究人員選擇了10種具有四種不同作用機理的防腐劑，并系統(tǒng)地確定了性能最佳的防腐劑，然后對兩種或三種組合進行了測試。這種方法使研究人員能夠確定可以在室溫下保持細胞機械完整生產(chǎn)力兩周的防腐劑組合。研究人員還發(fā)現(xiàn)，某些防腐劑組合可以將細胞機械的蛋白質(zhì)生產(chǎn)能力提高近兩倍。
      

      研究人員證明，任何給定防腐劑用于穩(wěn)定生物材料的效用在很大程度上取決于環(huán)境。為了幫助克服這一局限性，他們的數(shù)據(jù)被用于開發(fā)機器學(xué)習(xí)算法，以允許其他用戶識別最適合其無細胞生物技術(shù)特定應(yīng)用的防腐劑。通過用戶友好的界面訪問機器學(xué)習(xí)算法將很快上向公眾開放。
      

      這些進步代表了釋放無細胞生物技術(shù)應(yīng)用潛力的一步。有關(guān)這項工作的更多信息，可以在標題為“ 通過提高大腸桿菌提取物的保質(zhì)期和生產(chǎn)率來釋放無細胞生物技術(shù)的應(yīng)用”中找到。
      
			

			
        
      
			
      
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