All'interno del nuovo Seattle Hub for Synthetic Biology, che utilizza il DNA per "registrare la biologia nel tempo"

Lunedì i ricercatori hanno aperto le porte al nuovo Seattle Hub for Synthetic Biology, una collaborazione tra l'Allen Institute, la Chan Zuckerberg Initiative e l'Università di Washington.
L’hub combina “creatività accademica con esecuzione industriale in stile startup”, ha affermato Jesse Gray, direttore senior delle operazioni scientifiche e della strategia, che in precedenza era a capo della scoperta presso la startup di editing genetico Ascidian Therapeutics.
Il primo obiettivo principale dell'hub è costruire un “topo registratore”, che consenta ai ricercatori di monitorare nel tempo azioni biologiche come le divisioni cellulari e la segnalazione cellulare in un topo vivo.
Il tour di lunedì si è svolto presso i laboratori dell'hub a Dexter Yard, un complesso di scienze della vita nel quartiere di South Lake Union di fronte all'Allen Institute, che contribuirà con 35 milioni di dollari all'hub nei prossimi cinque anni.
L’iniziativa Chan Zuckerberg fornisce la stessa cifra e l’UW è una fonte di tecnologia fondamentale per il nuovo hub.
L'iniziativa sfrutta la tecnologia basata sul DNA sviluppata nel laboratorio del direttore scientifico principale dell'hub Jay Shendure, professore di scienze del genoma della UW.
Durante il tour, ha definito l’approccio un “linguaggio simbolico per registrare longitudinalmente la biologia nel tempo”.
Il metodo prevede la generazione di codici a barre del DNA per ciascuna cellula che riflettono l'attività biologica.
Gli scienziati inseriscono un “nastro” di DNA all’interno di una cellula fondatrice o staminale.
Il nastro del DNA viene modificato attraverso generazioni di divisione cellulare, con ciascuna modifica che avviene in ordine sequenziale lungo il nastro, generando una lettura dei tempi degli eventi cellulari.
Shendure e i suoi colleghi hanno introdotto questa tecnica della “macchina da scrivere del DNA” in uno studio del 2022 pubblicato su Nature.
Lì, hanno utilizzato il metodo per ricostruire un albero di discendenza cellulare, tracciando come una singola cellula si moltiplicava in migliaia di cellule.
Più recentemente, il suo laboratorio ha adattato la tecnica per registrare l’attività a lungo termine dei segnali cellulari.
In definitiva, i ricercatori ritengono che i metodi possano essere utilizzati per tracciare una varietà ancora più ampia di stati e azioni cellulari, come lo stato metabolico, il contatto cellula-cellula e la segnalazione neuronale.
L’approccio è “tecnologia fondamentale”, ha affermato Stephen Quake, responsabile scientifico della Chan Zuckerberg Initiative, durante una chiacchierata presso l’Allen Institute.
Dalla ricerca dovrebbero infine derivare nuovi farmaci e nuove cure, ha affermato.
Le potenziali applicazioni includono la valutazione delle azioni delle cellule terapeutiche e il miglioramento della loro progettazione.
Un'altra applicazione potrebbe essere quella di monitorare a livello corporeo il modo in cui un topo risponde nel tempo a farmaci specifici o ad altri disturbi.
Marion Pepper, professoressa e presidente di Immunologia presso l'UW, è entusiasta di esplorare potenziali applicazioni nell'immunoterapia.
“Avere questi tipi di strumenti e sviluppi tecnologici applicati alle cellule immunitarie rivoluzionerà il modo in cui trattiamo le malattie”, ha affermato Pepper, che co-dirige l’hub con il professore associato di scienze del genoma della UW Cole Trapnell.
"Impareremo così tanto su queste cellule che non siamo mai stati in grado di visualizzare o comprendere", ha aggiunto Pepper.
Il Seattle Hub for Synthetic Biology, annunciato per la prima volta a dicembre, conta ora 15 membri dello staff e prevede di assumerne fino a una dozzina in più entro la fine del prossimo anno, e circa 50 entro cinque anni.
Shendure vede un'opportunità per acquisire talenti con esperienza nel settore e capacità di individuare opportunità commerciali.
Allo stesso tempo, sia l’Allen Institute che la Chan Zuckerberg Initiative sono impegnati a favore della scienza aperta, una cultura che ha anche facilitato la loro collaborazione, hanno affermato i leader dell’hub.
Squadre di macchine da scrivere Il Seattle Hub for Synthetic Biology occupa attualmente 3.600 piedi quadrati a Dexter Yard e si espanderà a 12.000 piedi quadrati nel 2005.
Durante il tour, ai visitatori sono state presentate quattro stazioni di ricerca.
Il Sense Team sviluppa sensori per rilevare eventi nelle cellule e tradurre le informazioni in registrazioni che possono poi essere scritte nel DNA.
Uno degli obiettivi chiave è che “la modifica degli eventi corrisponda all’intensità e alla direzione dei segnali”, ha affermato la leader del team Hina Iftikhar, che in precedenza era una scienziata senior presso la società di terapia cellulare Sana Biotechnology di Seattle.
Il Write Team sviluppa la tecnologia per la registrazione sul DNA.
Le informazioni vengono registrate dalla “macchina da scrivere DNA” come modifiche inserzionali.
Uno degli obiettivi è garantire che i codici a barre siano stabili e accurati, ha affermato la leader del team Emily Cliff.
Il Build Team sta creando quello che il leader del team Sudarshan Pinglay chiama un “DNA Atelier” o studio.
Questi ricercatori genereranno molecole di DNA molto grandi, costituite da centinaia di migliaia di paia di basi, da ingegnerizzare nelle cellule.
Il Read Team interpreta le letture della sequenza di DNA modificata dalla DNA Typewriter, producendo una registrazione dei cambiamenti che si verificano nelle cellule nel tempo.
Il team utilizza approcci computazionali e intelligenza artificiale per modellare le cellule e fornire feedback agli altri team su come migliorare la tecnologia, ha affermato il leader del team Florence Chardon.