Schopnosť systému CRISPR / Cas ukladať informácie pomohla vytvoriť z baktérií senzor, ktorý je schopný zaznamenávať monitorovacie údaje do svojej vlastnej DNA.
Použitie systému modifikácie génov CRISPR / Cas pomohlo „doplniť“bakteriálne bunky mechanizmom na zaznamenávanie stavu životného prostredia. To nám umožní vytvoriť z nich živé senzory monitorujúce stav ekosystémov a ľudí. Harris Wang a jeho kolegovia z Columbia University v New Yorku hovorili o svojej novej práci v článku publikovanom v časopise Science.
Otvorené až na prelome XXI. Storočia. Systém CRISPR / Cas slúži baktériám ako analóg našej získanej imunity: knižnica oblastí CRISPR DNA zhromažďuje informácie o vírusoch, s ktorými sa bunka stretla, a proteíny Cas s nimi pracujú, rýchlo rozpoznávajúc novú infekciu. Používanie prvkov tohto systému otvorilo úplne nové vyhliadky na genetické modifikácie organizmov a v posledných rokoch mu poskytlo obzvlášť rýchly rozvoj.
Ak však inžinieri GM využijú schopnosť CRISPR / Cas rozpoznať fragmenty DNA komplementárne s templátom RNA, ktoré vedci potrebujú, a rozrezať ich presne na správne miesto, tentoraz ich zaujímali „knižničné“funkcie systému. „CRISPR / Cas je prirodzené biologické pamäťové zariadenie,“hovorí Harris Wang. „Z inžinierskeho hľadiska je pozoruhodne štruktúrovaný, pretože už prešiel vývojom, ktorý zdokonalil svoju schopnosť ukladať informácie.“
Vedci upravili baktérie tak, aby reagovali na zmeny v niektorých faktoroch životného prostredia - napríklad v nich obsah fruktózy alebo medi - syntézou krátkych fragmentov DNA plazmidov. Tiež bol upravený systém CRISPR / Cas tak, aby bol v knižnici CRISPR zaznamenaný výskyt veľkého počtu takýchto plazmidov. Ak napríklad meď nestačila, potom bunka syntetizovala ďalšie plazmidy, ktoré sa namiesto „signálnych“„uložili“do CRISPR.
„Tento prístup poskytoval stabilné zaznamenávanie po mnoho dní a presnú rekonštrukciu metrík a času sekvenovaním sekvencií CRISPR,“píšu vedci v článku.
V ďalšej fáze Harris Wang a jeho kolegovia plánujú otestovať takýto systém na sledovanie biomarkerov ochorenia čriev najmenej na niekoľko dní. „Ak túto baktériu prehltne pacient, bude schopná zaznamenať všetky zmeny, s ktorými sa stretne, prechádzajúc celým tráviacim traktom,“hovorí vedec, „pričom odhalí dovtedy nevídané, neprístupné údaje.“
Sergej Vasiliev
Propagačné video: