Автоматизированная система синтеза искусственных...
TRANSCRIPT
![Page 1: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/1.jpg)
Синтез искусственных генов
Институт биоорганической химии НАН БеларусиАлексей Янцевич, научный сотрудникЯрослав Диченко, научный сотрудник
![Page 2: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/2.jpg)
ЭПИГРАФ
DNA is like a computer program but far, far more advanced than any software ever created.
- Bill Gates -
![Page 3: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/3.jpg)
Что такое генГен – автономный модуль наследственной информации.
ИнформацияДНК (4 типа звеньев):
A, T, G, C
РеализацияБелок (20 типов звеньев):G, L, Y, S, E, Q, D, N, F, A, K, R, H, C, V, P, W, I, M, T
Вырожденность генетического кода:UAA=UUG=CUU=CUC=CUA=CUG=L
![Page 4: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/4.jpg)
Что такое искусственный(синтетический) ген
Синтетическая биология – проектирование и создание биологических систем с заданными свойствами и функциями, которые не имеют аналогов в природе.
Синтетический ген – фрагмент ДНК, полученный с использованием комплекса химических, физических и энзиматических методов.
![Page 5: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/5.jpg)
Кому нужны гены
Искусственныегены
ДНК-вакцины, векторы дла генотерапииГенотерапия наследственных заболеваний
Рекомбинантные гуманизированные антителаМедицина
Новые гены – новые ферментыБелковая инженерия
Новые организмыИскусственная жизнь
Новые лекарстваБиофармацевтика
Метаболическая инженерия
1 г ДНК=1ПБХранение информации (NAM – Nucleic Acid Memory)
ДНК-чипыДиагностика
![Page 6: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/6.jpg)
Зачем гены могут понадобиться обычному человеку?
Стив, но зачем обычному человеку может
понадобиться компьютер???
2017 г.
1976 г.
![Page 7: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/7.jpg)
А пока:
![Page 8: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/8.jpg)
Возможно, через 20 лет на Марсе…
![Page 9: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/9.jpg)
Сколько стоит ген
![Page 10: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/10.jpg)
Мировой рынок Оборудование для комбинаторной химии:• 5.0 млн. $ (2012 г.)
Олигонуклеотиды:• 500 млн. $ (2006 г.)• 776 млн. $ (2010 г.)
Продукты синтетической биологии:0.6 млрд. $ (2006 г.)1.1 млрд. $ (2010 г.)1.6 млрд. $ (2011 г.)2.4 млрд. $ (2013 г.)10.8 млрд. $ (2016 г.)
![Page 11: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/11.jpg)
Структура рынка синтетической биологии
![Page 12: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/12.jpg)
Как получают гены(ДНК-принтинг)
Синтез коротких фрагментов ДНК
Планирование Оптимизация гена
Сборка генаКлонирование гена Очистка ДНК
5' 3'
5'
3'
3'
5'
5'3'
Олигонуклеотиды
Ген
Разбиение гена на олигонуклеотиды
![Page 13: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/13.jpg)
Как хотелось бы…
Episode 1“I Have An Idea.”
Episode 2(final)
“I Have The Gene.”
![Page 14: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/14.jpg)
Что если так и получится…
………2021
![Page 15: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/15.jpg)
А дальше…Lab-On-Chip - автосинтезаторы генов
![Page 16: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/16.jpg)
И, наконец:
………2025
![Page 17: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/17.jpg)
Проблемы Оборудование и ПО для синтеза ДНК за 30 лет
подвергалось лишь небольшим изменениям, что является причиной удержания цен на синтетические гены.
ПО для управления оборудованием:• Десктопные приложения;• Привязаны к архитектуре компьютера;• Часто работает нестабильно.
Автосинтезатора генов на мировом рынке нет.
![Page 18: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/18.jpg)
Цель Создать прототип автоматизированной системы
синтеза искусственных генов, управляемый распределенным web-приложением.
Что нужно делать:• Оптимизировать ген (подобрать правильные кодоны)• Разбить ген на перекрывающиеся фрагменты для синтеза• Рассчитать эффективную программу синтеза• Синтезировать олигонуклеотиды• Очистить олигонуклеотиды• Сшить олигонуклеотиды• Вставить в вектор для клонирования• Клонировать
![Page 19: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/19.jpg)
Как реализовать
Аппаратный интерфейс01
Облачный сервис1. Разбиение гена на фрагменты
2. Оптимизация программы синтеза3. Вспомогательные расчеты
4. Запуск процессов5 . Мониторинг состояния
Глубокая настройка и конфигурирование
Аппаратный интерфейс02
Emdedded-Компьютер1. Управление2. Web-Сервер3. WIFI hot-spot
REST API
Оборудование для синтеза олигонуклеотидов
(CDS ABI 380)
Дополнительное оборудование -синтез генов
(клапаны, датчики, насосы, терморегуляторы и пр.
![Page 20: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/20.jpg)
Структура ПОПрограммный модуль Функция
Редактор и дизайнер генов
Создание и оптимизация нуклеотидных последовательностей, связь с БД генов.
Редактор функций Функция – состояние прибора при выполнении синтетического цикла.
Редактор синтетических циклов
Цикл – последовательность функций, активируемых в течение определенного времени.
Редактор метода синтеза
Метод синтеза – последовательность состояний узлов оборудования.
Диагностика Проверка основных узлов оборудования на работоспособность, проверка связи.
Прямой контроль Управление отдельными узлами оборудования: включить-выключить, установить состояние.
Системный монитор Мониторинг процессов и состояний, получение данных с датчиков.
![Page 21: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/21.jpg)
Что имеется
Интерес
Синтезатор олигонуклеотидов
Ненужные вещи
Raspberry PiЦель
1 месяц
Радиодетали
Небольшая команда
![Page 22: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/22.jpg)
Кто нужен / Что нужно
UX/UI-дизайнер JS-программисты
Все, кто готов серьезно включиться в работу.
![Page 23: Автоматизированная система синтеза искусственных генов (АССИГ)](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/58d0dafe1a28ab47238b6513/html5/thumbnails/23.jpg)
The END
Вопросыи
Cпасибо за внимание!Алексей Янцевич, [email protected]
Ярослав Диченко, [email protected]