La série Réalités Industrielles publie trimestriellement des dossiers thématiques sur des sujets importants pour le développement industriel et économique. Piloté par un spécialiste du secteur sous l’égide du Comité de rédaction de la série, chaque dossier présente une large gamme de points de vue complémentaires, en faisant appel à des auteurs issus à la fois de l’enseignement et de la recherche, de l’entreprise, de l’administration ainsi que du monde politique et associatif. Voir la gouvernance de la série

 
 
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Février 2013 - La bioéconomie, élément clé des transitions énergétique et écologique

Inextricably bound: measurement and the bioeconomy

By Emily M. LEPROUST,
Derek LINDSTROM,
Stephen LADERMAN
Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, California 95051, Etats-Unis
and
Maurice SANCIAUME
Agilent Technologies France, S.A.S., Diegem, BC B1813, Belgique

 

Synthetic biology has been described as the design and construction of biological devices and systems for useful purposes [1]. The synthesis of DNA is a critical part of this construction. Advanced measurements have been both enabling and motivating for advances in DNA synthesis chemistry. Building on decades of development of chemical synthesis of DNA [2] and the development of DNA microarrays [3], additional careful attention to minimizing rare side reactions and very small non-idealities in reaction yields has enabled unprecedented levels of synthesis perfection and throughput [4]. The industrialization of this advanced chemistry has been shown to serve as a robust and economical basis for highly sensitive and specific hybridization assays [5]. It has also been shown to serve as a robust and economical source of user defined DNA oligonucleotides of sufficient quality to be used for synthetic biology [6]. The availability of high quality DNA oligonucleotides, coupled with analogously industrialized processes for combining them into larger constructs, opens up the possibility of widespread adoption of synthetic biology methods. New measurement modalities are being developed as a consequence. These examples, along with others elaborated elsewhere in this journal, illustrate the close and sometimes unpredictable interplay amongst measurement, science, and biotechnology, and the foundational role of measurement in advancing the bio-economy.


[1] ENDY (D.), Foundations for engineering biology, Nature, 438, 449-453, 2005.
[2] CARUTHERS (M.H.), Chemical Synthesis of DNA and DNA Analogues, Acc. Chem. Res., 24, 278-284, 1991.
[3] FRIEND (S.H.) and STOUGHTON (R.B.), The Magic of Microarrays, Scientific American, 286, 44-53, 2002.
[4] LEPROUST (E.M.), PECK (B.J.), SPIRIN (K.), MCCUEN (H.B.), MOORE (B.), NAMSARAEV (E.) and CARUTHERS (M.H.), Synthesis of highquality libraries of long (150mer) oligonucleotides by a novel depurination controlled process, Nucleic Acids
Research, 38, 2522-2540, 2010.
[5] BARRETT (M.T.), SCHEFFER (A.), BENDOR (A.), SAMPAS (N.), LIPSON (D.), KINCAID (R.), TSANG (P.), CURRY (B.), K BAIRD (K.), MELTZER (P.S), YAKHINI (Z.), BRUHN (L.) and LADERMAN (S.): Comparative genomic hybridization using oligonucleotide microarrays and total genomic DNA, PNAS, 101, 17765-17770, 2004.
[6] KOSURI (S.), EROSHENKO (N.), LEPROUST (E.M), SUPER (M.), WAY (J.), LI (J.B) and CHURCH (G.M.), Scalable gene synthesis by selective amplification of DNA pools from high-fidelity microchips, Nat Biotechnol, 28, 1295-1299, 2010

 

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February 2013 - The bioeconomy: keys to the transitions in energy and the environment

Inextricably bound: Measurement and the bio-economy

By Emily M. LEPROUST,
Derek LINDSTROM,
Stephen LADERMAN
Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, California 95051, Etats-Unis
and
Maurice SANCIAUME
Agilent Technologies France, S.A.S., Diegem, BC B1813, Belgique

 

Synthetic biology has been described as the design and construction of biological devices and systems for useful purposes. The synthesis of DNA is a critical part of construction. Advanced measurements have been both enabling and motivating for advances in DNA synthesis chemistry. Building on decades of development of chemical synthesis of DNA and the development of DNA microarrays, additional careful attention to minimizing rare side reactions and very small non-idealities in reaction yields has enabled unprecedented levels of synthesis perfection and throughput. The  industrialization  of this  advanced  chemistry  has  been shown to serve as a robust and economical basis for highly sensitive and specific hybridization assays. It has also been shown  to serve  as  a  robust  and economical  source  of user defined DNA oligonucleotides of sufficient quality to be used for synthetic biology. The availability of high quality DNA oligonucleotides, coupled with analogously industrialized processes for combining them into larger constructs, opens up the  possibility  of widespread  adoption  of synthetic  biology methods. New measurement modalities are being developed as a consequence. These examples, along with others elaborated elsewhere in this volume, illustrate the close and sometimes unpredictable interplay amongst measurement, science, and biotechnology, and the foundational role of measurement in advancing the bio-economy.

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Februar 2013 - DIE BIOÖKONOMIE, EIN SCHLÜSSELFAKTOR DES ENERGETISCHEN UND ÖKOLOGISCHEN WANDELS

Unauflöslich  miteinander verbunden  :  Messung und Bioökonomie

By Emily M. LEPROUST,
Derek LINDSTROM,
Stephen LADERMAN
Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, California 95051, Etats-Unis
and
Maurice SANCIAUME
Agilent Technologies France, S.A.S., Diegem, BC B1813, Belgique

Die synthetische Biologie ist als eine Konzeption und Konstruktion  von biologischen  Substanzen  und Prozessen definiert worden, die genutzt werden sollen, um neue Produkte herzustellen. Die DNA-Synthese ist ein entscheidendes Element dieser Konstruktion. Immer perfektere Messsysteme haben in der Chemie der DNA- Synthese Fortschritte erlaubt und hervorgebracht. Die jahrzehntelange  Entwicklung  der    DNA-Synthese  und die Entwicklung von DNA-Chips sowie die besondere Bemühung um die Minimalisierung seltener Nebenwirkungen und sehr geringer Defekte in der Reaktionsausbeute haben  es erlaubt, beispiellose  Resultate  hinsichtlich  der Genauigkeit  und der Syntheseleistung zu erzielen. Es wurde bewiesen, dass die Industrialisierung dieser perfektionierten Chemie eine robuste und ökonomische Basis für hochsensible und spezifische Hybridisierungstests schuf. Es wurde ebenfalls bewiesen, dass sie als robuste und ökonomische Quelle für ADN- Oligonukleotide dienen kann, die den Spezifikationen entspricht, die vom Benutzer definiert werden, und die von einer Qualität sind, die für ihre Benutzung   in der synthetischen Biologie hinreicht. Dank der Verfügbarkeit von ADN-Oligonukleotiden guter Qualität und dank dem gleichzeitigen Vorhandensein  von ebenfalls  industrialisierten Prozessen, die in größeren Konstruktionen kombiniert werden können, lassen sich die Methoden der synthetischen Biologie in großem Maßstab anwenden. Dies hat zur Folge, dass neue Messungsmodalitäten entwickelt werden. Diese Beispiele veranschaulichen wie andere, die in weiteren Artikeln dieser Ausgabe vorgestellt werden, die enge und manchmal unvorhersehbare Wechselwirkung zwischen der Messung, der Wissenschaft und der Biotechnologie, und sie unterstreichen die fundamentale Rolle der Messung für den Fortschritt der Bioökonomie.

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Febrero 2013 - La bioeconomía, factor clave de la transición energética y ecológica

Inextricably bound: measurement and the bio-economy

By Emily M. LEPROUST,
Derek LINDSTROM,
Stephen LADERMAN
Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, California 95051, Etats-Unis
and
Maurice SANCIAUME
Agilent Technologies France, S.A.S., Diegem, BC B1813, Belgique

La biología sintética se ha  definido como el diseño y la construcción de herramientas y sistemas biológicos con fines utilitarios. La síntesis de ADN es un elemento crítico para esta construcción. Los sistemas avanzados de medición han permitido obtener avances en la química de síntesis de ADN. Asimismo, se han  alcanzado niveles sin precedentes en términos de perfección y velocidad de síntesis gracias al desarrollo de la síntesis química de ADN y de microchips de ADN, desde hace varias décadas, así como la atención prestada a la reducción de las pocas reacciones secundarias e imperfecciones en los rendimientos de las reacciones. Se ha demostrado que la industrialización de esta química avanzada crea una  base sólida y económica para ensayos de hibridación altamente sensibles y específicos. También se ha  demostrado que podría servir como una fuente sólida y económica para oligonucleótidos de ADN que cumplen con especificaciones definidas por el usuario, con calidad suficiente para que puedan ser utilizados en biología sintética. La disponibilidad de oligonucleótidos de ADN de buena calidad, asociada con procesos industrializados permite combinarlos en estructuras más grandes, abriendo la posibilidad de una adopción muy amplia de los métodos de la biología sintética. Nuevos métodos de medición se desarrollan en consecuencia. Estos ejemplos, como otros que  se presentan en otros artículos de este número, ilustran la relación cercana y a veces impredecible entre la medición, la ciencia y la biotecnología; y el papel clave de la medición en el progreso de la bioeconomía.

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