Ny metod att massframställa DNA-molekyler av hög kvalitet
Ett nytt sätt att tillverka korta, enkelsträngade DNA-molekyler kan lösa flera av de problem som finns inom forskningen med dagens framställningsmetoder. Den nya metoden, som beskrivs i den vetenskapliga tidskriften Nature Methods, kan få betydelse för såväl DNA-nanoteknologi som utvecklingen av läkemedel bestående av DNA-fragment.
Det är forskare vid Karolinska Institutet och Harvard som har tagit fram den nya metoden för att tillverka korta, enkelsträngade DNA-molekyler, så kallade oligonukleotider. Sådana DNA-fragment är ett grundläggande verktyg för forskare och spelar en central roll inom många forskningsområden. Många av de senaste årens framsteg inom genetisk och molekylärbiologisk forskning och utveckling, till exempel möjligheten att på kort tid läsa av en organisms kompletta arvsmassa, hade inte varit möjliga utan oligonukleotider.
Den nya metoden går att variera på flera sätt och kan lösa problem som i dag begränsar tillverkningen av DNA-fragment.
– Genom att utnyttja enzymatiska produktionsmetoder har vi skapat ett system som inte bara ger bättre kvalitet på de framställda oligonukleotiderna. utan även möjlighet att skala upp produktion med hjälp av bakterier och framställa stora mängder DNA-kopior på ett billigt sätt, säger Björn Högberg vid Swedish Medical Nanoscience Center, institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet, som har varit med och utvecklat metoden.
Bioproduktion, där bakterier används för att kopiera DNA-sekvensen, gör det möjligt att framställa stora mängder DNA-kopior på ett billigt sätt. Till skillnad från nuvarande metoder för att på syntetisk väg ta fram oligonukleotider, där antalet fel ökar ju längre sekvensen är, fungerar den aktuella metoden enligt forskarna bra även för långa oligonukleotider på flera hundra kvävebaser.
DNA-molekylerna kan först bildas som en lång sammanhängande sträng av enkelsträngat DNA, där den intressanta sekvensen upprepas flera gånger. Den långa strängen bildar små så kallade hårnålar, regioner av dubbelsträngat DNA där strängen viker ihop sig med sig själv. Dessa hårnålar kan sedan klippas i bitar av enzymer, en sorts molekylärbiologiska saxar som kapar DNA:t på särskilda platser. Flera olika oligonukleotider kan framställas samtidigt i en perfekt avvägd blandning, vilket kan vara viktigt om de ska kristalliseras eller användas terapeutiskt.
– I dag finns läkemedel baserade på oligonukleotider och det är mycket möjligt att vår metod kommer att kunna användas för att framställa renare och billigare sådana läkemedel i framtiden, säger Björn Högberg.
Forskningen har finansierats av anslag från Vetenskapsrådet samt Vinnova och Carl Bennet AB.
Publikation: “Enzymatic Production of Monoclonal Stoichiometric Single-Stranded DNA Oligonucleotides”, Cosimo Ducani, Corinna Kaul, Martin Moche,William M. Shih, and Björn Högberg, Nature Methods, online 2 June 2013.
Bilden: Cosimo Ducani och Björn Högberg i labbet på Karolinska Institutet.
