Zinātnieki ir pārvēruši ķekars mikrobu par to, ko viņi nodēvējuši par "pasaules mazāko magnetofonu:", piesakoties ar parastā laboratorijas celma gēniemEscherichia coli baktērijas, pētnieki saka, ka viņi ir spējuši pierunāt baktērijas ne tikai reģistrēt to mijiedarbību ar apkārtējo vidi, bet arī apzīmogot šos notikumus.
Šie niecīgie "magnetofoni", kas tika sīki aprakstīti jaunā pētījumā, kas publicēts žurnālā Science 23. novembrī, var palīdzēt atbalstīt jaunu tehnoloģiju klasi, kas baktēriju šūnas izmanto slimības diagnosticēšanai vai apkārtējās vides pārmaiņu monitorēšanai, netraucējot apkārtni. .
"Šādas baktērijas, kuras norijis pacients, iespējams, varētu reģistrēt izmaiņas, kuras viņi piedzīvo visā gremošanas traktā, iegūstot nepieredzētu priekšstatu par iepriekš nepieejamām parādībām," - pētījuma vecākais autors Hariss Vangs, profesors docents Sistēmas bioloģijas katedrā Kolumbijas universitātes medicīnas centrs, teikts paziņojumā.
Lenšu magnetofonu tehnoloģija ir populārais gēnu rediģēšanas rīks CRISPR. Šis rīks, kas zinātniekiem ļauj būtībā izšifrēt DNS sekvences un aizstāt to ar specifisku ģenētisko materiālu, sākotnēji tika atklāts baktērijās. CRISPR ir daļa no noteiktu baktēriju imūnsistēmas - tā var kopēt DNS fragmentus no iebrukušajiem vīrusiem, lai nākamās baktēriju paaudzes varētu atpazīt un atspēkot turpmākos uzbrukumus.
"Sistēma ir dabiska bioloģiskās atmiņas ierīce," sacīja Vangs. "No inženiertehniskā viedokļa tas ir diezgan jauki, jo tā jau ir evolūcijas ceļā veidota sistēma, kas tiešām lieliski palīdz informācijas glabāšanā."
Komandas mikroskopiskais reģistrators sastāv no pāris gēnus pārnēsājošām struktūrām, kas pazīstamas kā plazmīdas. Pirmais, “laika noteikšanas” plazmīds, iezīmē laiku, baktērijas DNS CRISPR reģionā ekspresējot noteiktas DNS molekulas, ko sauc par nukleotīdiem. Otra plazmīda tiek modificēta, lai radītu vairāk sevis eksemplāru, bet tikai reaģējot uz ārēju signālu. Rezultāts ir fona secību fragments, kas reģistrē laiku un signālu secības, kas tiek ievietotas, reaģējot uz izmaiņām šūnas vidē.
Ja tas izklausās sarežģīti, padomājiet par to šādi: laika grafika plazmid izdrukā “A” ar noteiktu laika intervālu. Ja nav "ārēja signāla", zinātnieki redzētu tikai šo A virkni. Bet, ja otro plazmidi ieslēdz ar ārēju signālu, tas savu zīmogu ievietos A virknē. Balstoties uz to, kur šajā virknē parādās otrais plazmīdu zīmogs, zinātnieki var secināt, kad notika ārējais signāls. Tāpat kā datu joslas magnētiskajā lentē, zinātnieki to var analizēt tālāk, izmantojot skaitļošanas rīkus.
Jaunajā pētījumā pētnieki parādīja, ka sistēma vairākas dienas var reģistrēt vismaz trīs vienlaicīgus signālus. Nākamais solis ir mērķu sašaurināšana.
"Tagad mēs plānojam aplūkot dažādus marķierus, kas varētu būt mainīti, mainoties dabiskiem vai slimības stāvokļiem, kuņģa-zarnu trakta sistēmā vai citur," sacīja Vangs.
