יישום ופיתוח טכנולוגיות חדשות לסינתזת DNA כדי לסלול את הדרך לייצור גנומים מלאכותיים שלמים – זו המטרה של מרכז בינתחומי חדש שהוקם באוניברסיטת היידלברג, במכון הטכנולוגי של קרלסרוהה (KIT) ובאוניברסיטת יוהנס גוטנברג מיינץ (JGU) ). מטרת המרכז לגנומיקה סינתטית היא לעורר התפתחויות חדשות בגנומיקה סינתטית באמצעות מחקר בסיסי ופיתוח טכנולוגי תוך שימוש בשיטות של בינה מלאכותית. קרן קארל צייס (CZS) מממנת את הקמת המרכז לתקופה של שש שנים בסכום כולל של שנים עשר מיליון יורו.
בטווח הארוך, זה אמור להיות אפשרי לתכנן ולסנתז רצפי DNA ארוכים ליישומים במחקר, מדע ננו-חומרים ורפואה. הדובר הראשון של המרכז החדש הוא ביולוג המערכות פרופסור מייקל קנופ, סגן מנהל המרכז לביולוגיה מולקולרית של אוניברסיטת היידלברג (ZMBH).
בעוד ששני העשורים האחרונים של מחקר הגנום התאפיינו בפיתוח טכניקות חדשות לריצוף גנום, ניתן יהיה לשנות גנומים במהירות ובקלות רבה יותר, או אפילו ליצור גנומים חדשים לגמרי, באמצעות שיטות חדשניות של סינתזת DNA והרכבת גנום. זהו החזון שמרכז קרן קרל זייס לגנומיקה סינתטית היידלברג – קרלסרוהה – מיינץ (CZS Center SynGen) יפעל בשנים הקרובות. החוקרים משלוש האוניברסיטאות רוצים לעצב רצפי DNA סינתטיים בעזרת שיטות ניתוח ומידול מבוססות בינה מלאכותית על מנת לבצע שינויים ממוקדים בגנום של אורגניזמים ולהעניק לו פונקציות חדשות. המטרה היא להפיק מהם מה שנקרא ביולוגים, כלומר מוצרים המיוצרים ביוטכנולוגית. אלה אמורים לשמש בסופו של דבר לייצור תרופות מבוססות ביו, לפתח תרפיות גנטיות למחלות, לגידול צמחים עמידים למזיקים, לייצור דלק ביולוגי ולקדם מחקר אחר סוגים חדשים של חומרים.
"במרכזי CZS אנו מגבשים מומחיות בין מיקומים ודיסציפלינות. מדעי החיים בפרט דורשים מידה גבוהה של שיתוף פעולה בין-תחומי. במרכז CZS SynGen אנו שואפים לקדם את הייצור של DNA מלאכותי ולנצל את הפוטנציאל העצום למחקר, רפואה, ומעבר לכך", אומר מנכ"ל קרן קרל זייס, ד"ר פליקס שטרייטר, ומסביר את המניע למימון מרכז CZS השני בגרמניה.
המרכז לגנומיקה סינתטית מאגד את המומחיות של שלושה ממוסדות המחקר המובילים, הפועלים כעת במשותף על תחום חשוב מכוון עתיד ממחקר בסיסי ועד פיתוח טכנולוגי. המטרה שלנו היא להשיג מגוון רחב של יישומים בביוטכנולוגיה, למשל ברפואה, אך גם במדעי החומרים. אנו שמחים מאוד לתרום לכך עם המומחיות שלנו".
פרופסור אוליבר קראפט, ממלא מקום נשיא KIT
גנומיקה סינתטית
"גנומיקה סינתטית היא תחום מחקר צעיר אך צומח במהירות ברחבי העולם, עם פוטנציאל העברה לאתגרים רלוונטיים חברתית שונים. במרכז החדש שלנו נאגד את המומחיות המשלימה של שלוש אוניברסיטאות המחקר החזקות בהיידלברג, קרלסרוהה ומיינץ במדעי החיים, הנדסת מערכות מולקולריות, ומחקר ביו-רפואי. כך אנו מתכוונים לתאם את כל השלבים בגנומיקה סינתטית, מתכנון וייצור ועד ליישום חומרים גנטיים ואורגניזמים סינתטיים", אומר דובר המרכז, מייקל קנופ. "המרכז החדש יספק לנו הזדמנות ייחודית לשלב תחומי התמחות ודיסציפלינות שונות בדרך חדשה. במיוחד השיח של ביולוגיה ורפואה עם מומחים בסימולציה ומידול יראה לנו דרכים חדשות לא רק ליצור גנומים סינתטיים, אלא גם כדי להבין טוב יותר ולהשתמש בשינויים טבעיים ומלאכותיים ובמנגנונים אפיגנטיים", מסבירה פרופסור סילביה ארהרדט. הביולוג המולקולרי של המכון הטכנולוגי של קרלסרוהה הוא חבר במועצת המנהלים של מרכז CZS SynGen של שלושה חברים לצד פרופסור מייקל קנופ והכימאי הביו-פיזי פרופסור אדוארד למקה מאוניברסיטת מיינץ.
מרכז קרל זייס לגנומיקה סינתטית היידלברג – קרלסרוהה – מיינץ החל לעבוד בינואר 2024. חוקרים המשתפים פעולה בשלושת המקומות מייצגים דיסציפלינות שונות, כולל ביולוגיה, ביוכימיה, ביופיסיקה, ביוטכנולוגיה, ביולוגיה סינתטית וביו-הנדסה, כמו גם פילוסופיה ומשפט , גנומיקה, אימונולוגיה, אפיגנטיקה, וירולוגיה ומדעי נתונים. בנוסף, מומחים בינלאומיים נוספים וחוקרים בתחילת הקריירה יגוייסו לעבודה במרכז החדש. יתר על כן, מרכז מיומנות לסינתזה של DNA סינתטי אמור להיות מוקם בהיידלברג, מה שנקרא CZS Center Synthetic DNA Accelerator Lab. כמו כן, מעורבים במרכז CZS SynGen מדענים מהמרכז לחקר הסרטן הגרמני וממכון היידלברג למחקרים תיאורטיים, כמו גם שותפים חיצוניים מהמדע והעסקים.
מרכז CZS SynGen נפתח רשמית באירוע חגיגי שנערך באוניברסיטת היידלברג ב-4 במרץ 2024. בנוסף לחוקרים המובילים, השתתפו גם נציגי קרן קארל זייס והאוניברסיטאות המשתתפות.
