Vedci zmenili zväzok mikróbov na to, čo dabovali ako „najmenší magnetofón na svete:“ tým, že sa pohrávali s génmi bežného laboratórneho kmeňaEscherichia coli baktérie, Vedci tvrdia, že boli schopní prinútiť baktérie, aby nielen zaznamenávali svoje interakcie s prostredím, ale aj časovo označili tieto výskyty.
Tieto malé „magnetofóny“, ktoré boli podrobne opísané v novej štúdii uverejnenej 23. novembra v časopise Science, môžu pomôcť podporiť novú triedu technológií, ktoré využívajú bakteriálne bunky na diagnostikovanie chorôb alebo monitorovanie zmien v prostredí, a to všetko bez narušenia ich okolia. ,
„Takéto baktérie prehltnuté pacientom by mohli byť schopné zaznamenať zmeny, ktoré zažívajú v celom zažívacom trakte, čo vedie k bezprecedentnému pohľadu na predtým nedostupné javy,“ autor hlavnej štúdie Harris Wang, odborný asistent na katedre systémovej biológie na Columbia University Medical Center, uviedol vo vyhlásení.
Technológia, ktorá stojí za magnetofónmi, je populárny nástroj na úpravu génov CRISPR. Tento nástroj, ktorý umožňuje vedcom v podstate odstrihnúť sekvencie DNA a nahradiť ju špecifickým genetickým materiálom, bol pôvodne objavený v baktériách. CRISPR je súčasťou imunitného systému určitých baktérií - dokáže kopírovať útržky DNA z napadajúcich vírusov, aby budúce generácie baktérií mohli rozpoznať a potlačiť následné útoky.
„Systém je prírodné biologické pamäťové zariadenie,“ povedal Wang. „Z technického hľadiska je to celkom pekné, pretože je to už systém, ktorý bol vycibrený evolúciou, aby bol skutočne skvelý pri ukladaní informácií.“
Mikroskopický záznamník tímu pozostáva z páru štruktúr nesúcich gény známych ako plazmidy. Prvý „časovací“ plazmid značí čas expresiou určitých molekúl DNA nazývaných nukleotidy v oblasti CRISPR DNA baktérie. Druhý plazmid je modifikovaný tak, aby vytváral viac kópií, ale iba ako reakcia na externý signál. Výsledkom je mozaika sekvencií pozadia, ktoré zaznamenávajú čas a signálne sekvencie, ktoré sa vkladajú v reakcii na zmeny v bunkovom prostredí.
Ak to znie komplikovane, myslite na to takto: Plazmid časovania vytlačí písmeno „A“ v časových odstupoch. Ak neexistuje „externý signál“, vedci by videli iba tento reťazec A. Ak je však druhý plazmid zapnutý externým signálom, vloží jeho pečiatku do reťazca A. Na základe toho, kde sa v tomto reťazci objaví pečiatka druhého plazmidu, vedci môžu odvodiť, kedy sa vyskytol externý signál. Podobne ako pruhy údajov na magnetickej páske, vedci to môžu ďalej analyzovať pomocou výpočtových nástrojov.
V novej štúdii vedci preukázali, že systém dokáže zaznamenať najmenej tri súčasné signály počas niekoľkých dní. Ďalším krokom je zúženie cieľov.
„Teraz plánujeme pozerať sa na rôzne markery, ktoré by sa mohli zmeniť v dôsledku zmien v prírodných alebo chorobných stavoch, v gastrointestinálnom systéme alebo kdekoľvek inde,“ povedal Wang.
