Los investigadores han simplificado radicalmente el método para la síntesis de proteínas sin células (CFPS), una técnica que podría llegar a ser fundamental para la investigación médica.

La síntesis de proteínas es esencial para múltiples tipos de investigación farmacéutica y genética. Durante años, las proteínas solo pueden sintetizarse dentro de células vivas. CFPS proporciona la nueva capacidad de biosintetizar proteínas en un tubo de ensayo en cuestión de horas sin necesidad de células vivas. Este proceso proporciona un nuevo nivel de control sobre la producción de proteínas, una bendición increíble para los investigadores que buscan pruebas de alto rendimiento, construcción de biosensor, ingeniería metabólica y más.

"Esta biotecnología aprovecha el código genético en un tubo de ensayo, proporcionar acceso directo a la maquinaria biológica que tradicionalmente está encerrada dentro de la célula, "dijo Javin Oza, profesor de bioquímica en Cal Poly, San Luis Obispo. "Esto permite a los científicos e ingenieros producir vacunas y proteínas terapéuticas, y realizar pruebas de diagnóstico a pedido en el laboratorio o en el campo. En el aula, CFPS permite a los estudiantes aprender sobre el código genético de una manera basada en la investigación ".

Si bien la aceptación de CFPS como una tecnología prometedora ha crecido sustancialmente en las últimas dos décadas, todavía tiene algunas limitaciones debido a la dificultad y el costo de implementar la técnica.

Como se informó en el Diario de experimentación visualizada , un grupo de investigadores de Cal Poly dirigido por Oza y la colaboradora Katharine Watts han desarrollado un método para hacer que los CFPS sean ampliamente accesibles. Las principales ventajas de la nueva técnica son la velocidad, rentabilidad y una configuración de reacción mucho menos compleja en comparación con otros sistemas CFPS. Para reducir aún más las barreras para que los científicos adopten este método, la publicación incluye una guía en video para implementar el nuevo procedimiento.

"Este protocolo simplifica y aclara los métodos para implementar la síntesis de proteínas libres de células por parte de no expertos, Oza dijo:"Un mejor acceso a estos métodos ayudará a democratizar la plataforma y su amplio conjunto de aplicaciones".

La nueva técnica requiere solo capacitación básica de laboratorio para que los nuevos usuarios implementen CFPS en sus laboratorios, desde el crecimiento celular y la preparación de extractos hasta las propias reacciones de síntesis de proteínas in vitro. Los investigadores desarrollaron premezclas de reactivos que reducen en gran medida la probabilidad de error durante la configuración y aumentan la probabilidad de una reacción exitosa. Estos reactivos químicos y biológicos son estables y pueden soportar múltiples ciclos de congelación-descongelación. En el papel, Los investigadores también identifican e informan las variables que impactan significativamente en la implementación exitosa de CFPS y las variables que los nuevos usuarios deben optimizar para reacciones exitosas.

El procedimiento simplificado es funcionalmente comparable a los métodos más técnicos utilizados anteriormente y se puede utilizar para seleccionar productos proteicos más rápidamente. aumentando considerablemente el número de pruebas que se pueden ejecutar en un período de tiempo determinado. Esta capacidad respalda los esfuerzos de investigación sofisticados, como la genómica funcional y la ingeniería metabólica.

"En nuestra colaboración, estamos empleando el método CFPS simplificado para sintetizar y diseñar megaenzimas complejas, que tradicionalmente son difíciles de expresar, "dijo Watts, también profesor de bioquímica de Cal Poly. "El uso de CFPS permite ciclos de diseño, construcción y prueba mucho más rápidos para diseñar estas megaenzimas".

Además de la investigación primaria, el nuevo método CFPS se puede utilizar como una herramienta educativa en las aulas de la escuela secundaria y de pregrado. Cuando se empaqueta para uso educativo, les brinda a los estudiantes la oportunidad de interactuar con la genética en un entorno de aprendizaje práctico.