Oamenii de știință au transformat o grămadă de microbi în ceea ce au numit „cel mai mic magnetofon din lume:„ Tinkering cu genele unei tulpini obișnuite de laborator deEscherichia coli bacterii, cercetătorii spun că au reușit să pună în contact bacteriile nu numai să-și înregistreze interacțiunile cu mediul, ci și să stabilească în timp aceste întâmplări.
Aceste minuscule "magnetofoane" - care au fost detaliate într-un nou studiu publicat pe 23 noiembrie în revista Science - pot ajuta la sprijinirea unei noi clase de tehnologii care folosesc celule bacteriene pentru a diagnostica boala sau pentru a monitoriza schimbările în mediu, toate fără a deranja împrejurimile lor. .
"Astfel de bacterii, înghițite de un pacient, ar putea fi în măsură să înregistreze schimbările pe care le întâmpină pe întregul tract digestiv, oferind o viziune inedită asupra fenomenelor anterior inaccesibile", a spus autorul principal al studiului, Harris, un profesor asistent la departamentul de biologie a sistemelor la Centrul Medical al Universității Columbia, a declarat într-un comunicat.
Tehnologia din spatele casetofoanelor este instrumentul popular de editare a genelor, CRISPR. Instrumentul, care permite oamenilor de știință să elimine în esență secvențe de ADN și să îl înlocuiască cu material genetic specific, a fost descoperit inițial în bacterii. CRISPR face parte din sistemul imunitar al anumitor bacterii - poate copia fragmente de ADN din viruși invadatori, astfel încât generațiile viitoare de bacterii să poată recunoaște și refuza atacurile ulterioare.
"Sistemul este un dispozitiv de memorie biologică naturală", a spus Wang. „Din perspectivă inginerească, de fapt destul de drăguț, pentru că este deja un sistem care a fost perfecționat prin evoluție pentru a fi cu adevărat grozav la stocarea informațiilor”.
Recorderul microscopic al echipei constă dintr-o pereche de structuri purtătoare de gene cunoscute sub numele de plasmide. Prima, o plasmidă „cronometrantă”, marchează timpul prin exprimarea anumitor molecule de ADN, numite nucleotide, în regiunea CRISPR a ADN-ului bacteriei. Cealaltă plasmidă este modificată pentru a crea mai multe copii de sine, dar numai ca răspuns la un semnal extern. Rezultatul este un patchwork de secvențe de fundal care înregistrează secvențele de timp și semnal care sunt inserate ca răspuns la modificările din mediul celulei.
Dacă acest lucru pare complicat, gândiți-vă astfel: plasmida de sincronizare imprimă o „A” la intervale de timp distanțate. Dacă nu ar exista „semnal extern”, oamenii de știință ar vedea doar acest șir de A-uri. Dar dacă cea de-a doua plasmidă este pornită de un semnal extern, își va introduce ștampila în șirul lui A. Pe baza locului în care apare ștampila plasmidelor a doua, oamenii de știință pot deduce când a avut loc semnalul extern. Ca și dungi de date dintr-o bandă magnetică, oamenii de știință pot analiza acest lucru în continuare cu ajutorul instrumentelor de calcul.
În noul studiu, cercetătorii au arătat că sistemul poate înregistra cel puțin trei semnale simultane timp de câteva zile. Următorul pas este restrângerea țintelor.
„Acum intenționăm să analizăm diverși markeri care ar putea fi modificați în cazul modificărilor statelor naturale sau ale bolii, în sistemul gastrointestinal sau în altă parte”, a spus Wang.
