Feltalálók

Anastasia Volkova

Platformja távérzékeléssel és más technikákkal figyeli a növények egészségét - segítve a gazdákat arra összpontosítani erőfeszítéseiket, ahol a legnagyobb szükség van rájuk.

Ha valami meghiúsítja Anastasia Volkovát, az a hatékonyság. Tehát amikor rájött, hogy a távérzékelési adatokat össze tudja kapcsolni a tudományos modellezéssel a terméshozam javítása, a mezőgazdasági vegyszerek használatának csökkentése és a víz jobb felhasználása érdekében, tudta, hogy megtalálta élete munkáját. Nem számított, hogy még mindig a Sydney Egyetemen folytatja a repüléstechnika doktori fokozatát, vagy hogy egymagában több mint 5 millió dollár induló pénzt kell előteremtenie: Volkovát, egy autodidakta botanikus lányát és egy keresztény lányát. sikeres gazda, meg akarta javítani a nagyüzemi gazdálkodás hibáját.

Ebből eredő vállalkozása, a Flurosat műholdak, repülőgépek és drónok képalkotó érzékelőit használja fel annak észlelésére, hogy a növények bajban vannak-e jóval azelőtt, hogy szorongásuk szabad szemmel észrevehető lenne. Az emberekhez hasonlóan a növények is lázas állapotban vannak, amikor betegek. Felmelegednek a kártevőkre reagálva, vagy azért, mert nem kapják meg a szükséges tápanyagot vagy vizet. A Flurosat multispektrális és hőkamerákkal rögzíti ezeket a változásokat, az AI pedig a vetési modellek kalibrálásához. A valódi termés és a digitális iker összehasonlítása lehetővé teszi Volkova és csapata számára, hogy valós idejű ajánlásokat tegyenek az agronómusok és a gazdaság vezetői számára arról, hogy mire van szükségük a hozamuk fejlődéséhez.

Ez a fajta ellenőrzés és támogatás csökkentheti a nitrogén, a peszticidek és a herbicidek túlzott felhasználását, és optimalizálhatja az öntözést.

Cikk meta

Ossza meg

Szerző

Omar Abudayyeh

Azon dolgozik, hogy a CRISPR-t egy covid-19 tesztként használja, amelyet otthon is elvégezhet.

A CRISPR-t az évszázad felfedezésének nevezték, mivel képes megváltoztatni az orvosbiológiai kutatásokat és a genetikai betegségek kezelését. De Omar Abudayyeh segített a génszerkesztő eszköz diagnosztikai tesztké alakításában, amely segíthet lelassítani a covid-19 járványt.

A pontos génkeresési mechanizmust kihasználva Abudayyeh 2016-ban Jonathan Gootenberggel és az MIT többi kollégájával együtt a CRISPR-t egy eszközzé kovácsolta a rákmutációk, baktériumok és szúnyogok által terjesztett vírusok, például a Zika észlelésére. Hamarosan létezett egy Sherlock Biosciences nevű spinout induló cég, 49 millió dolláros támogatás és újsághírek a CRISPR „új képességeiről”.

Aztán jött a covid-19. A kórokozó észlelésére szolgáló genetikai tesztek kétségbeesetten hiányosak voltak az Egyesült Államokban, a munka ló technológiájával, a PCR-rel. Május elejére, a járvány kitörése után három hónappal az amerikaiak körülbelül 2% -át tesztelték a covid-19 jelenlétében. Egyes közgazdászok szerint az országnak naponta sok embert kell tesztelnie, hogy önbizalommal újranyíljon.

Ezért Abudayyeh és munkatársai január óta próbálják a CRISPR-t a vírus otthoni tesztjévé kovácsolni. Az alapkémia szerintük elég egyszerű egy könnyen használható teszt elkészítéséhez, amelyet megadhatna magának, mielőtt elindulna dolgozni, vagy esetleg elvégezné a repülőtér kapujában, mielőtt repülni kezdene.

Ha sikerrel járnak, akkor a vírustesztek bárhol, bármikor megtörténhetnek, és a génszerkesztő forradalom először juthat el közvetlenül az emberek otthonába és életébe.

Így működik

A CRISPR forradalom a 2000-es évek elején azzal a felfedezéssel kezdődött, hogy a baktériumok kifejlesztették a módját a martalócoló fágvírusok felaprításának. A CRISPR, amelynek neve ennek a természetes biológiai találmánynak a rövidítése, képes észlelni a DNS-betűk egyedi szekvenciáit, és hasíthat egy Cas9 vágóenzimmel. Az eszközről kiderült, hogy könnyen használható, és sok fajnál működött. A biotechnológiai startupok versenyezni kezdtek az emberek genetikai betegségeinek kezelésében. A gén által szerkesztett emberi ikrek még Kínában is születtek.

Az általa „Cas9-őrületnek” nevezett Abudayyeh-t a kutatás kevésbé látható útjába vonták be: az új CRISPR enzimek felfedezésére és jellemzésére tett erőfeszítések.

Hamarosan a lista egyre gyarapodott, Abudayyeh és munkatársai pedig bemutatták, mit tehetnek az új szerkesztők. Lenne Cpf1, más néven Cas12a, majd Cas12b. De a Cas13 nevű, amelyet szó szerint az orrunk alatt fedeztek fel (ez egy Leptotrichia shahii nevű emberi szájbaktérium része), különleges volt. A DNS felvágása helyett az enzim megcélozhatja az RNS-t, a sejtekben lévő genetikai hírvivő molekulát, amely számos vírus, köztük a koronavírus elsődleges genetikai anyaga is.

„Azt hiszem, most az a célunk, hogy készen álljunk az őszre. Mert amikor eljön a második hullám. ”

Teljesen új módszer volt a szerkesztésre. Ami nem változott, az Abudayyeh szoros és folyamatos együttműködése a génszerkesztő társával, Jonathan Gootenberggel. A pár először MIT alsóként ismerkedett meg, majd együtt dolgozott a CRISPR úttörője, Feng Zhang (aki 2013-ban 35 újítónk listáján szerepel) elfoglalt laboratóriumában a Broad Institute-ban. 28 cikket írtak együtt, és 2017-ben felbérelték őket egy közös labor létrehozására az MIT McGovern Institute-ban, amelyet „AbuGoot Lab” -nak kereszteltek el.

"Viccelődünk, hogy ez egy tudományos bróm, amely csak folytatódik" - mondja Abudayyeh, aki szerint ő a praktikusabb a kettő közül, míg Gootenberg inkább matematikai. "Az agyunk nem egészen egyesült, de közel van."

Két fejre volt szükségük az új RNA-szerkesztő, Cas13 megértéséhez. Kiderült, hogy az enzim furcsa „mellékhatással” rendelkezik. Nemcsak specifikus RNS-szálakat vágott le, de ha elindult, dühösen feldarabolta és lebontotta az útjában lévő RNS-t. "A mechanizmus őrült és eleinte nagyon zavaró volt" - mondja Abudayyeh. "Úgy gondoljuk, hogy a sejt-öngyilkossági mechanizmus része" - egy természetes önpusztító eszköz a vírus által megtámadott baktériumokban. "Amikor aktiválódik, mindent bezár a cellában."

A válogatás nélküli vágás azonban azt jelentette, hogy a Cas13 önmagában nem volt nagy szerkesztő. "Valahogy kiábrándító volt, de mérnöki háttérből érkeztünk, ezért megkérdeztük, mire jó" - mondja Abudayyeh. Talán fel tudják robbantani az RNS-t egy rákos sejtben, és ezzel leállíthatják?

Az ötletet, miszerint a járulékos kár laboratóriumi diagnosztikává teheti a CRISPR-t, a kaliforniai Berkeley Egyetemen Jennifer Doudna rivális laboratóriumának tudósai vetették fel először. Egy csapat azt javasolta, hogy a válogatás nélküli vágás szolgálhat detektálási mechanizmusként. Röviden, ha az enzim találatot talált egy kémcsőben - mondjuk egy vírushoz tartozó RNS-darab -, a mellékes vágással fel lehet szakítani a speciális RNS-t, amely megszakadva látható fluoreszcens jelet indít el.

Remek ötlet, de önmagában a Cas13 nem volt elég érzékeny a teszt létrehozására. Tehát Abudayyeh és Gootenberg segítséget kapott az MIT professzorától, Jim Collins-tól, aki megmutatta nekik, hogyan kell hozzáadni egy előerősítő lépést, vagy hogyan lehet az RNS-t lemásolni és megsokszorozni a meccs tesztelése előtt. 2017-re a csoport bemutatta a Sherlock nevű komplett CRISPR diagnosztikai rendszert, amely képes megtalálni azokat az egyedi mutációkat, amelyek rákot okoznak, vagy jelzik a baktériumok, vagy akár a Zika vírus jelenlétét. És nagyon pontos volt. Képzelje el, hogy ki tudja választani egy ember arcát a 100 millió Föld lakosságából. Ez egyenértékű azzal, amit Sherlock tehet az RNS-n keresztüli válogatásban.

Sherlock hamarosan versenyre kelt a Berkeley csapat részéről, amely saját CRISPR diagnosztikai vállalatot, a Mammoth Biosciences-t alapította. Az egyik eredmény: a versengő diagnosztikai szabadalmak összefonódása, amely a két intézmény közötti véraláfutásokra és költséges harcra emlékeztet az eredeti CRISPR találmányok miatt. Abudayyeh vállat von: „Izgalmasabb, ha egynél több csoport dolgozik rajta. A CRISPR diagnosztikának pedig jobb, ha nem csak egy vállalat próbál kijátszani egy technológiát. ”

Igaza van: a piacra jutás nehéz. Ennek oka, hogy a diagnosztikai tesztelés óriási vállalatok, nagy gépek és központosított laboratóriumok tevékenysége. Százmillió dollárba kerülhet egy olyan teszt kidolgozása, amely 45 dollárért kerül eladásra. „Nem a gyenge szívére” - így jellemezte a vállalkozást egyszerre a kockázatitőke-befektető Bruce Booth. 2019 végére a Sherlock, az Abudayyeh társaság alapítója, még mindig a piac felé terelte a CRISPR-alapú teszteket.

De aztán a világjárvány kirobbant Kínából, és mindent megváltoztatott. Amikor egyértelművé vált az Egyesült Államokban a tesztek hiánya, az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal sürgősségi jóváhagyásokat kezdett kiadni tucatnyi teszt készítőinek, és azonnal beengedte őket a piacra. Májusban a Sherlock Biosciences amerikai engedélyt kapott a CRISPR teszt olyan változatának elvégzésére, amelyet laboratóriumban kellett elvégezni, bár a sajtó idején még senki sem használta a betegen.

Házi teszt

Ennek ellenére nem volt elég könnyű, ha valaki edzés nélkül használta. Visszatérve az MIT campusára Abudayyeh, Gootenberg és Zhang a technológia egyszerűsítése felé indult. Úgy vélték, hogy ha sikerül kiküszöbölni a folyadékkeverés egyes lépéseit, a teszt alkalmazható munkahelyeken, gyógyszertárakban vagy akár otthon is. Nem volt szükség ismételt melegítésre és hűtésre, mint a PCR. És a kiolvasás könnyen érthető volt: csak színes sávok egy papírcsíkon, mint egy terhességi teszt. "A jövőképünk valóban tesztelés, amely otthon is elvégezhető" - mondja Abudayyeh. "Tehát hogyan tudjuk ezt nyomni, így kevesebb lépés, egyszerű és olcsó?"

Jelenleg léteznek úgynevezett point-of-care diagnosztikai tesztek, de ezeket több ezer dollárba kerülő gépeken kell futtatni. Egy eszköz, az ID NOW, amelyet Abbott értékesít, 15 perc alatt adja vissza a koronavírus eredményeit, és a Fehér Ház arra használja, hogy kiszűrje a látogatókat, akik Donald Trump elnökkel találkoznak. De a tesztet feldolgozó gép megvásárlása ezrekbe kerül. Abudayyeh szerint a CRISPR otthoni tesztek egyenként 6 dollárba kerülhetnek, és csak egyszerű berendezéseket használnak.

Májusra a kutatók létrehoztak egy egyszerűsített verziót, és elindítottak egy weboldalt az új kémia megosztásához, amelyről kiderült, hogy a betegek koronavírusát észlelhetik. Egy tervezővállalattal dolgoznak egy műanyag patron prototípusának elkészítésén, amely megtartja és összekeveri a tesztösszetevőket. Tehát Abudayyeh kipróbálta magát? Még nem. "Csábító köpni a csőbe" - mondja. "De ez is ijesztő dolog."

Hamarosan azonban az egész világon előfordulhat, hogy ilyen ember van, vagy nincs, vagy nincs? pillanatokat rendszeresen, vagy legalábbis ez a remény.

A mű „nem végleges” - mondja Abudayyeh. „A Final egy egyszerű eszköz, amibe beleköphet. De ez a kémia változata, amely az otthon számára megfelelő. Azt hiszem, most az a célunk, hogy készen álljunk az őszre. Mert amikor eljön a második hullám. ”