CRISPR / Cas-systemets förmåga att lagra information hjälpte till att göra en sensor av bakterier som kunde registrera övervakningsdata i sitt eget DNA.
Användningen av CRISPR / Cas-genmodifieringssystemet hjälpte till att "komplettera" bakterieceller med en mekanism för att registrera miljöns tillstånd. Detta gör det möjligt för oss att skapa levande sensorer av dem och övervaka ekosystemens och människornas tillstånd. Harris Wang och hans kollegor vid Columbia University i New York pratade om sitt nya arbete i en artikel publicerad i Science.
Öppnade först vid början av XXI-talet. CRISPR / Cas-systemet tjänar bakterier som en analog till vår förvärvade immunitet: biblioteket med CRISPR-DNA-regioner samlar information om virus som cellen har stött på, och Cas-proteiner arbetar med det och känner snabbt igen en ny infektion. Användningen av element i detta system har öppnat helt nya möjligheter för genetisk modifiering av organismer och har gett det en särskilt snabb utveckling de senaste åren.
Men om GM-ingenjörer använder CRISPR / Cas förmåga att känna igen fragment av DNA som kompletterar RNA-mallen som forskare behöver och skär dem exakt på rätt plats, den här gången var de intresserade av systemets "biblioteksfunktioner". "CRISPR / Cas är en naturlig, biologisk minnesenhet", säger Harris Wang. "Ur teknisk synvinkel är det anmärkningsvärt strukturerat eftersom det redan har gått igenom en utveckling som har finjusterat sin förmåga att lagra information."
Forskare har modifierat bakterier för att svara på förändringar i någon miljöfaktor - till exempel innehållet av fruktos eller koppar i den - genom att syntetisera korta fragment av DNA-plasmider. CRISPR / Cas-systemet modifierades också så att utseendet på ett stort antal sådana plasmider registrerades i CRISPR-biblioteket. Om till exempel inte koppar var tillräckligt, syntetiserade cellen andra plasmider, som "lagrades" i CRISPR istället för "signal".
"Detta tillvägagångssätt gav stabil inspelning under många dagar och korrekt rekonstruktion av mätvärden och tid genom att sekvensera CRISPR-sekvenserna", skriver forskarna i artikeln.
I nästa fas planerar Harris Wang och hans kollegor att testa ett sådant system för att övervaka biomarkörer för tarmsjukdomar i åtminstone några dagar. "Om denna bakterie sväljs av en patient, kommer den att kunna registrera alla förändringar som den stöter på, passerar genom hela matsmältningskanalen", säger forskaren, "avslöjar tidigare osedda, otillgängliga data."
Sergey Vasiliev
Kampanjvideo:
