doi: 10.15389/agrobiology.2024.5.831rus
УДК 577.21
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА ПРОЕКТИРОВАНИЕ–СОЗДАНИЕ–ТЕСТИРОВАНИЕ–ОБУЧЕНИЕ СИСТЕМ (DBTL) В СИНТЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ (обзор)
S.S. PRASAD1✉, U. DAS2
Синтетическая биология растений — это молодая научная дисциплина, которая объединяет принципы инженерии с биологией с целью разработки уникальных систем на основе растений для различных применений, от производства биотоплива до улучшения сельскохозяйственных культур. Эта технология может революционно изменить традиционное сельское хозяйство, содействовать устойчивому развитию и решению глобальных проблем продовольственой безопасности, изменения климата и возобновляемых источников энергии. Цикл проектирование–создание–тестирование–обучение (Design–Build–Test–Learn, DBTL) обеспечивает основу для процесса планирования, разработки, оценки и совершенствования синтетических биологических систем. Он позволяет исследователям итеративно настраивать производительность биологических цепей, что делает этот цикл критически важным инструментом для построения сложных биологических систем с предсказуемым и надежным поведением. Однако на каждом этапе этого цикла могут проявиться узкие места из-за неэффективного проектирования, ограниченного запаса генетических компонентов, технических проблем при разработке и управлении биологическими системами и трудностей в корректном мониторинге производительности системы. Для преодоления узких мест в цикле DBTL можно использовать различные стратегии: совершенствование вычислительных технологий для эффективного проектирования, расширение набора генетических компонентов, повышение точности и масштабируемости приемов редактирования генома и внедрение методов высокопроизводительного скрининга для точного измерения производительности системы. В этой обзорной статье мы обсудим последние достижения в улучшении производительности цикла DBTL для преодоления его узких мест.
Ключвые слова: цикл DBTL, мультиомика, биоортагональные реакции, микрофлюидика, изотопные трассеры, LOICA, CRISPR.
S.S. Prasad1 ✉, U. Das2
Plant synthetic biology is an emerging area that integrates engineering principles with biology to develop unique plant-based systems for a variety of applications, from biofuel production to crop improvements. This technology has the potential to transform agriculture, promote sustainable development, and address global concerns such as food security, climate change, and renewable energy. The Design–Build–Test–Learn (DBTL) cycle is essential in synthetic biology as it provides a systematic framework for planning, developing, testing, and refining synthetic biological systems. It enables researchers to iteratively tune the performance of biological circuits, making it a vital tool for creating complex biological systems with predictable and reliable behavior. However, it will confront constraints at each of its stages, including inefficient design processes, restricted supply of genetic parts, technical challenges in developing and managing biological systems, and difficulties in correctly monitoring system performance. To overcome bottlenecks in the DBTL cycle, various strategies can be employed, such as developing advanced computational tools for efficient design, expanding the genetic parts toolbox, improving the precision and scalability of genome editing techniques, and implementing high-throughput screening methods to accurately measure system performance. In this review article we will discuss the recent advances for improving the performance of DBTL cycle to overcome the bottlenecks.
Keywords: DBTL cycle, multi-omics, bio-orthogonal, microfluidics, isotopic tracers, LOICA, CRISPR.
1Department of Agriculture, Koneru Lakshmaiah Education Foundation, |
Поступила в редакцию |
