Те са разработили система за 3D биопечат, позволяваща да се възпроизвеждат съдържащи се в растенията химични вещества
Автор: Десант
По целия свят десетки хиляди растения се използват за медицински цели и от тях се изработват лекарства с растителен произход, но много от тези фармацевтични препарати зависят в значителна степен от вноса на растителна суровина, изискваща специфични климатични условия за отглеждането си.
Отделно, много видове от тези полезни растения са застрашени от намаляване и изчезване заради промените в климата, инвазицни вредители и болести, както и следствие на интензификацията на земеделието.
За да решат тези проблеми екип от 10 студенти в Университета Рочестър разработи нови технологии, позволяващи по-ефективно да се възпроизвеждат полезните химически вещества, съдържащи се в растенията.
Нарекли себе си отбор RoSynth, въпросните студенти са създали достъпна система за 3D печат и за оптимизация на производството на нужните лекарства с растителен произход.
Техните изследвания са представени на Международния конкурс за генно-инженерни машини (iGEM) през 2023 года, на който ръководени от студенти екипи от цял свят се състезават за решаването на реални проблеми с помощта на синтетичната биология, която използва предимствата на инжинерството за създаване на биологични части, вдъхновени от природата. На състезанието проектът на отбора на Университета Рочестър, в конкуренция с 402 отбора от шест континента, е номиниран за наградата „Най-добър биопроизводствен проект“ и „Най-добро оборудване“ и печели златен медал.
Според специалистите тяхната технология има огромен потенциал за придвижване напред на цялата област на синтетичната биология, осигурявайки просто и достъпно производство на нови изкуствени живи материали.
Екипът RoSynth е разработил свой 3D биопринтер за печат на хидрогелове — желеобразни вещества, съставени от вода и полимери, които могат да задържат и освобождават биологични молекули. Неговата система е уникална, тъй като печатагенно-инженерни бактерии и генно-инженерни дрожди в хидрогелове, които сред това се потапят в течен хранителен разтвор.
Сложната работа по производството на крайния химически продукт се разделя между два различни типа микроби, което прави процеса по-прост и по-бърз.
Ключовото нововъведение се състои в това, че дрождите и бактериите трябва да растат поотделно, за да не се допусне по-бърз растеж на един микроб и загиване на по-бавно растящия микроорганизъм. Но пък двата микроба трябва да имат възможност да обменят молекули, за да се създаде крайният химически продукт.
„За да решат този сложен проблем, студентите са намерили гениално решение — дрождите и бактериите са отпечатани на 3D биопринтера в хидрогелове, така че микробите се съхраняват отделно едни от други, но произвежданите от тях молекули могат свободно да се обменят — коментира Ен С. Мейер от катедра „Биология“ в Университета Рочестър, един от консултантите на Международния конкурс за генно-инженерни машини.
Този подход води до синтетично създаване на химикали от растителен произход без необходимостта от използването на реални растения. Като тестов пример екипът от студенти е синтезирал биохимически розмаринова киселина. Обичайно тя се извлича от такива растения като розмарин, салвия и папрат.
Розмариновата киселина се използва като ароматизатор и в козметиката. Тя проявява антиоксидантни и противовъзпалителни свойства. Макар растенията, нужни за нейното производство, да не са застрашени от изчезване, тя се явява идиален екстракт за тестване, тъй като нейното производство не е токсично или опасно за студентите. В същото време, пътят за създаването й е достатъчно сложен и се състои от голямо количество ензими, които действат последователно.
Примерите за конкретни лекарства, за които може да са полезни методите и технологиите, разработени от Team RoSynth, включват аспирин (получаван от кората на върбата ива, б.р.) и медикамента срещу рак таксол, който се получава от вид тисови дървета, идентифицирани като нуждаещи се от защита.
Част от мисията на екипа е и създаването на достъпен биопринтер с отворен изходен код, за да се даде възможност и на други изследователи за синтетично създаване на химични вещества на растителна основа.
По думите на специалиста по биомедицински инженеринг Ели Тей, типичният биопринтер би струвал над 10 000 долара, а разработеният от RoSynth вариант е на стойност под 500 долара.
