211service.com
Het kunstmatige DNA van een startup kan een revolutie teweegbrengen in het medicijnontwerp
Vier DNA-letters schrijven de universele code die door al het leven wordt gedeeld. Of dat deden ze tenminste. Synthorx, een biotech-startup in La Jolla, Californië, ontwerpt microben met een uitgebreid genetisch alfabet van zes letters, waarbij de synthetische X en Y worden toegevoegd aan de natuurlijke A, T, G en C. Deze bacteriën hebben geen tegenhangers in de natuur, en Synthorx gebruikt ze om nieuwe eiwitten te ontwerpen die veelbelovend zijn als basis voor toekomstige pijnstillers, antibiotica en kankergerichte verbindingen.
Het bedrijf is gebaseerd op het werk van een van de oprichters, scheikundige Floyd Romesberg van het Scripps Research Institute in San Diego. Meer dan 15 jaar sleutelde Romesberg aan het perfectioneren van een paar kunstmatige DNA-letters die congruent zouden werken met de genetische machinerie van het leven, maar niet zo vergelijkbaar waren dat ze verward zouden raken met bestaande letters. In 2012 publiceerde het laboratorium van Romesberg de creatie van X en Y, en in 2014 toonde hij aan dat bacteriële cellen genen die X en Y bevatten, kunnen repliceren en verspreiden naar toekomstige generaties.
Door de DNA-letters X en Y toe te voegen, kunnen cellen eiwitten maken met tot wel 172 verschillende aminozuren, vergeleken met de natuurlijke set van 20.
Mensen dachten altijd dat er enige complexiteit was, of dat het heel moeilijk zou zijn om het leven te imiteren, zegt Romesberg. Het suggereert echt dat de moleculen van het leven op geen enkele speciale manier bevoorrecht zijn.
Twee jaar geleden had niemand X en Y gebruikt om iets nuttigs te doen. Maar Romesbergs doel was om medicijnen te maken die te complex zijn om met conventionele chemie te maken. Dat kan ik niet in mijn lab doen, zei Romesberg. Dus het starten van een bedrijf dat uitsluitend daarop is gericht, is een manier om dat voor elkaar te krijgen. Daar kwam Synthorx bij.
De creatie van X en Y is op zich al een wetenschappelijke mijlpaal, maar de echte vooruitgang van Synthorx ligt in het gebruik van deze letters om nieuwe eiwitten te maken. Door simpelweg de DNA-letters X en Y toe te voegen, kunnen cellen hypothetisch eiwitten maken met maximaal 172 verschillende aminozuren, vergeleken met de natuurlijke set van 20.
Veel van die aminozuren zijn behoorlijk overbodig, zegt Romesberg. En voor een medicinale chemicus die zijn hele carrière bezig is met het maken van medicijnen, moet dat extreem beperkend lijken. Met behulp van synthetische aminozuren zouden wetenschappers een bestaand eiwit sterker aan zijn doelwit kunnen laten binden, wat resulteert in een effectiever medicijn. Een ander idee is om een eiwit zo te maken dat het zich aan één specifiek doelwit bindt en tegelijkertijd zeer vergelijkbare doelwitten vermijdt in de hoop gevaarlijke bijwerkingen te elimineren. Een dergelijk project bij Synthorx heeft tot doel een spinnengif om te zetten in een niet-opioïde, niet-verslavende pijnstiller.
Ook nieuwe antibiotica en medicijnen voor stofwisselingsziekten staan op de agenda. Insuline zou een geweldig doelwit zijn, zegt Court Turner, CEO van Synthorx. Het is al geproduceerd in E coli, maar het moet dagelijks worden geïnjecteerd. Het opnemen van de juiste synthetische aminozuren in insulinemoleculen zou een langdurige versie kunnen opleveren, zodat diabetici het slechts om de paar dagen of één keer per week hoeven te injecteren.
Er lijkt onder wetenschappers geen twijfel te bestaan dat als deze technologie werkt, deze revolutionair zal zijn. Maar tot nu toe was er geen aanleiding om wild te dromen over de toepassingen van een uitgebreid genetisch alfabet en het vermogen om eiwitten te maken met een breed scala aan onnatuurlijke aminozuren. Marc Lajoie, een synthetisch bioloog aan de Universiteit van Washington, zegt: Het is eigenlijk gewoon een verbeeldingsprobleem, en om eerlijk te zijn, zelfs denken aan het gebruik van één onnatuurlijk aminozuur is voor sommige mensen een beetje gek.