Главные биотехнологические инновации 2023 года

В мире биотехнологии каждый год приносит потрясающие инновации и переломные моменты, способствующие решению сложных проблем и улучшению качества жизни. 2023 год не является исключением. Он подарил нам удивительные достижения и перспективы в области биотехнологии, которые реально меняют наш мир.

В этой статье вы узнаете о том, какие открытия и разработки привлекли внимание мирового сообщества ученых и инноваторов, и как эти инновации могут изменить ландшафт медицины, сельского хозяйства, окружающей среды и многих других областей. Давайте вместе исследовать будущее, которое уже наступило.

Генно-инженерные растения, устойчивые к стрессам окружающей среды

Эпидермис корней растений имеет длинные выступы корневых волосков, увеличивающие площадь их поверхности для поглощения воды и питательных веществ. Фосфаты являются ключевым питательным веществом для роста растений и фотосинтеза. Однако низкая концентрация фосфатов в почве затрудняет их усвоение и может вызвать дефицит питательных веществ у растений.

Исследователи-биотехнологи из Пенсильванского университета обнаружили, что сверхэкспрессия гена GRP8 увеличивает образование корневых волосков и, таким образом, увеличивает площадь поверхности для поглощения воды и питательных веществ. Также было обнаружено, что сверхэкспрессия этого богатого глицином РНК-связывающего белка улучшает устойчивость растений к фосфатному голоданию, повышает устойчивость к стрессам окружающей среды и снижает потребность в удобрениях.

Платформа для бесклеточного производства белка

Бесклеточный синтез белка (CFPS) приводит к производству белков с использованием процессов биологической транскрипции и трансляции без необходимости использования живых клеток. Вместо этого в этом методе используется лизат, содержащий все необходимые макромолекулы, которые облегчают биологический синтез, однако приготовление лизата требует много времени и денег, поэтому существует потребность в улучшенных методах CFPS.

Исследователи из Австралийского национального университета разработали новый метод создания инкапсулированных клеточных структур (eCells) на основе лизата E. coli для использования в CFPS. Этот биотехнологический прорыв позволяет эффективно и экономически выгодно производить eCells, которые, в свою очередь, могут быть использованы для синтеза биопродуктов, имеющих высокую коммерческую ценность и промышленное значение.

Репродуктивный гормон коров для коров

Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) широко используется для содействия воспроизводству в животноводстве. Однако большая часть ФСГ, производимая биотехнологическими компаниями, поступает от свиней. Это сопряжено со значительными рисками при использовании на крупном рогатом скоте, особенно в связи с передачей заболеваний между видами животных и стимуляцией нежелательных иммунных реакций.

Чтобы бороться с опасностями использования свиного ФСГ у крупного рогатого скота, группа биотехнологов из Южной Америки, представляющая Hub APTA , создала рекомбинантный ФСГ крупного рогатого скота, который успешно увеличивает овуляцию у коров со сниженными рисками, увеличенным временем биологического действия и улучшенной стабильностью. в крови.

Новый штамм E. Coli для синтеза превосходных биоразлагаемых пластиков

Поскольку за последние 20 лет объем пластиковых отходов в мире увеличился более чем вдвое, биоразлагаемые пластмассы становятся все более востребованными. Одним из классов перспективных биоразлагаемых пластиков являются полигидроксиалканоаты (ПГА), которые производятся биотехнологической промышленностью посредством микробной ферментации. 

Поскольку эти мономеры PHA производятся микробами, их окончательный состав может быть трудно контролировать единообразно, что влияет на общие физические свойства материала. Однако теперь ученые Государственного университета Нью-Йорка разработали новый штамм E. coli , который синтезирует сополимеры PHA с адаптированными комбинациями мономеров, что позволяет корректировать и точно настраивать физические свойства для каждого применения.

Новые методы контроля экспрессии генов в сельскохозяйственной биотехнологии

Рост населения и постоянно меняющийся глобальный климат открыли дверь множеству проблем, которые влияют на источники продовольствия в глобальном масштабе. Таким образом, биотехнологическая индустрия ускорила необходимость создания более быстрых и точных технологий, чтобы действительно оказать положительное влияние на глобальные источники продовольствия.

Одним из таких ограничений на пути разработки новых источников пищи является регулярное внедрение эндогенных промоторов во время экспрессии генов растений, использование которых затрудняет контроль и точную настройку экспрессии указанных генов и, следовательно, задерживает и даже останавливает производство новых и улучшенных виды растений, которые можно использовать в качестве источника пищи.

Исследовательская группа из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разработала новую трехточечную стратегию синтетического производства регуляторов транскрипции, используя ключевые элементы дрожжей и видов растений. Использование этих элементов позволяет охватить разнообразную библиотеку регуляторов транскрипции для контроля эукариотической транскрипции. Эта технология предоставит агротехнологической промышленности эффективный способ координации экспрессии множества генов целенаправленным, экологически чувствительным и тканеспецифичным способом, открывая путь разработке новых и доступных пищевых продуктов в глобальном масштабе.  

Генетически модифицированные волокнистые культуры для изготовления водонепроницаемых материалов

Поскольку мы стремимся найти более экологичные материалы для наших повседневных предметов, растения все чаще рассматриваются как экологически чистый путь к созданию биополимеров. К сожалению, растительные лубяные волокна, основной источник этих биополимеров, имеют недостаток, который влияет на механические свойства материала; поглощение влаги. 

Исследователи-биотехнологи из Люксембургского института науки и технологий разработали альтернативный метод создания волоконных культур, которые экспрессируют амфипатические белки, которые могут образовывать монослои на гидрофильно-гидрофобных границах раздела. Они могут служить подходящей заменой широко распространенным химическим методам достижения проницаемости, поскольку этот метод не вызывает негативных изменений в морфологии лубяных волокон. 

Встречающиеся в природе биосовместимые белки для регулируемой протонной проводимости

Протонпроводящие материалы необходимы для возобновляемых источников энергии и технологий биоэлектроники. Многие современные устройства полагаются на транспортировку протонов, начиная от топливных элементов и транзисторов и заканчивая биосенсорами и медицинскими имплантатами. Протонпроводящим материалам на основе белков уделяется значительно меньше внимания, чем другим искусственным материалам, несмотря на то, что они обладают большим потенциалом модульности, настраиваемости и технологичности.

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне изготовили биосовместимый и универсальный протонпроводящий материал из встречающихся в природе структурных белков, обнаруженных у головоногих моллюсков. Эти протонпроводящие белки головоногих моллюсков («PCCP») могут противостоять нагреву и кислотности и могут быть модифицированы с помощью методов генной инженерии для настройки полученных электрических свойств в соответствии с различными спецификациями, что позволяет легко интегрировать их в системы протонного потока.