CRISPR / Cas-systemets evne til at lagre information hjalp med at gøre en sensor ud af bakterier, der er i stand til at registrere overvågningsdata i sit eget DNA.
Anvendelsen af CRISPR / Cas-genmodifikationssystemet hjalp med at "supplere" bakterieceller med en mekanisme til registrering af miljøtilstanden. Dette giver os mulighed for at skabe levende sensorer ud af dem og overvåge økosystemers og menneskers tilstand. Harris Wang og hans kolleger ved Columbia University i New York talte om deres nye arbejde i en artikel offentliggjort i Science.
Åbnet først i slutningen af det XXI århundrede. CRISPR / Cas-systemet tjener bakterier som en analog til vores erhvervede immunitet: biblioteket med CRISPR DNA-regioner akkumulerer information om vira, som cellen er stødt på, og Cas-proteiner arbejder med det og genkender hurtigt en ny infektion. Brugen af elementer i dette system har åbnet helt nye muligheder for genetisk modifikation af organismer og har givet det en særlig hurtig udvikling i de senere år.
Men hvis GM-ingeniører bruger CRISPR / Cas's evne til at genkende fragmenter af DNA, der er komplementære til RNA-skabelonen, som forskere har brug for, og klippe dem nøjagtigt på det rigtige sted, denne gang var de interesserede i systemets "biblioteksfunktioner". "CRISPR / Cas er en naturlig, biologisk hukommelsesenhed," siger Harris Wang. "Fra et teknisk synspunkt er det bemærkelsesværdigt struktureret, da det allerede har gennemgået en udvikling, der har finpudset sin evne til at lagre information."
Forskere har modificeret bakterier til at reagere på ændringer i en eller anden miljøfaktor - for eksempel indholdet af fruktose eller kobber i den - ved at syntetisere korte fragmenter af DNA-plasmider. CRISPR / Cas-systemet blev også modificeret, så udseendet af et stort antal af sådanne plasmider blev registreret i CRISPR-biblioteket. Hvis for eksempel kobber ikke var nok, syntetiserede cellen andre plasmider, som blev "lagret" i CRISPR i stedet for "signal".
"Denne tilgang tilvejebragte stabil registrering over mange dage og nøjagtig rekonstruktion af målinger og tid ved at sekvensere CRISPR-sekvenserne," skriver forskerne i artiklen.
I den næste fase planlægger Harris Wang og hans kolleger at teste et sådant system for at overvåge biomarkører for tarmsygdom i mindst et par dage. "Hvis denne bakterie sluges af en patient, vil den være i stand til at registrere alle de ændringer, den støder på, gennem hele fordøjelseskanalen," siger videnskabsmanden, "afslører tidligere usete, utilgængelige data."
Sergey Vasiliev
Salgsfremmende video: