Gennembrud: Nu kan vi aflæse DNA med telefonen

Forestil dig at en container med tomater ankommer til containerterminalen i Aarhus. I papirerne står der, at tomaterne kommer fra Spanien, men reelt har vi ingen chance for at vide, om det er rigtigt.

Altså med mindre vi tager en prøve og får den analyseret på et laboratorium, hvor forskere ved hjælp af DNA-markører kan afgøre, om tomaten er spansk, sydamerikansk eller kinesisk. Det er dog både tidskrævende og dyrt.

Takket være et videnskabeligt gennembrud på Aarhus Universitet i professor Alexander Zelikins forskningsgruppe vil vi i fremtiden kunne undersøge tomater ved hjælp af særlige lysende proteiner, som vi kan aflæse med vores telefon.

Gennembruddet blev for nyligt publiceret i tidsskriftet Nature Communications.

- Vi har fundet ud af, at instruere proteiner i at genere lys, når bestemte DNA-sekvenser optræder. Opdagelsen vil kunne bruges som i eksemplet med tomaterne, men vil også være brugbart i sundhedssektoren, indenfor landbruget eller i medicinalindustrien til nemt og billigt at tage prøver, forklarer han.

- Det er store perspektiver i det.

I Alexander Zelikins laboratorier bygger de molekyler og celler fra bunden. En del af deres forskning handler om at designe nye molekyler, der kan give celler fra pattedyr nye egenskaber. Men de arbejder også på at bygge syntetiske celler fra bunden, én kemisk byggesten ad gangen.

- Det er usandsynligt, at vi skaber nyt liv på denne måde lige foreløbigt. Det er ikke derfor, vi gør det. Vi gør det for bedre at kunne forstå og styre naturlige celler.

- Vores hovedformål er at lære at kontrollere molekylerne inde i cellen. Specifikt fokuserer vi på de enzymer som danner ATP, der er cellens brændstof, samt polymeraserne som cellen bruger til at bygge RNA og DNA-strenge.

Gennem deres eksperimenter får hans team en dybere forståelse af, hvordan mekanismerne i cellen virker. Og det er gennem eksperimenterne de har lært at instruere bestemte proteiner i at lyse op når bestemte DNA-sekvenser er til stede - som i eksempler med tomaterne.

At designe celler fra bunden er spændende, fordi kun fantasien sætter grænser, fortæller Alexander Zelikin. Han sammenligner det med at bygge med LEGO, men uden en instruktionsmanual og et bestemt sæt klodser.

- Første skridt er at samle den membran, som danner grænsen mellem den kunstige celle og verden omkring den. I vores eksperimenter - og i naturlige celler - er membranen bygget op af et såkaldt lipid-dobbeltlag, forklarer han og fortsætter:

- Dernæst designer vi mekanismer til at transportere information ind og ud af membranen. Og sidst, men ikke mindst bygger vi komponenter i cellen, som kan fortolke den information. Det gør vi ved at sætte forskellige byggesten i cellen sammen, herunder samler vi DNA-strenge og proteiner.

Alexander Zelikins forskningsgruppe stræber efter en dag at bygge intelligente syntetiske celler, som er programmeret til at reagere på bestemte måder som reaktion på verden omkring dem.

- For os er den grundlæggende udfordring at designe mekanismer, så cellen kan kommunikere med omverdenen, forstå informationen den modtager og reagere på den.

- Og jeg synes, at vi gør fremskridt.

I en international sammenhæng arbejder flere forskningsgrupper på at bygge intelligente syntetiske celler. Hvis en forskningsgruppe lykkedes med det, vil opdagelsen potentielt kunne løse en række udfordringer inden for bioteknologi og landbrug, klimavidenskab og muligvis også inden for biomedicin, slutter han.

Studiets type:
Eksperimentelle kemiske laboratorieforsøg

Ekstern finansiering:
Studiet er finansieret af bidrag fra Carlsbergfonden, Novo Nordisk Fonden samt Danmarks Frie Forskningsfond.

Interessekonflikter:
Forskerne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikter.

Link til den videnskabelige artikel:
Activation of enzymatic catalysis via nucleic acid hybridization affords synergistic coupling of specificity, potency, and signal amplification

Kontaktinfo:
Alexander Zelikin
Professor
Institut for Kemi, Aarhus Universitet
Telefon: +45 23 29 79 86
E-mail: [email protected]

Jeppe Kyhne Knudsen
Journalist og forskningsformidler
Faculty of Natural Sciences, Aarhus University
Telefon: +45 93 50 81 48
E-mail: [email protected]