Mokslininkai pakeitė krūvą mikrobų į tai, ką jie pavadino „mažiausiu pasaulyje magnetofonu“: pamerkdami įprasto laboratorinio padermės genusEscherichia coli bakterijos, Mokslininkai teigia, kad jie sugebėjo įkalbėti bakterijas ne tik registruoti savo sąveiką su aplinka, bet ir žymėti šiuos įvykius laiku.
Šie maži magnetofonai, kurie buvo išsamiai aprašyti naujame tyrime, paskelbtame lapkričio 23 d. Žurnale „Science“, gali padėti paremti naują technologijų klasę, kurioje bakterijų ląstelės naudojamos diagnozuoti ligą ar stebėti aplinkos pokyčius, netrukdant jų aplinkai. .
„Tokios paciento nurytos bakterijos gali užfiksuoti pokyčius, kuriuos jos patiria visame virškinamajame trakte, sudarydamos precedento neturintį vaizdą apie anksčiau neprieinamus reiškinius“, - teigė vyresnysis tyrimo autorius Harris Wang, universiteto Biologijos katedros docentas. Kolumbijos universiteto medicinos centras, sakoma pranešime.
Kasetinių magnetofonų technologija yra populiarus genų redagavimo įrankis CRISPR. Priemonė, leidžianti mokslininkams iš esmės iššifruoti DNR sekas ir pakeisti ją specifine genetine medžiaga, iš pradžių buvo aptikta bakterijų. CRISPR yra tam tikrų bakterijų imuninės sistemos dalis - ji gali nukopijuoti DNR fragmentus nuo įsiveržusių virusų, kad ateities bakterijų kartos galėtų atpažinti vėlesnius išpuolius ir juos atmesti.
„Sistema yra natūralus biologinės atminties įrenginys“, - teigė Wang. "Žvelgiant iš inžinerijos perspektyvos, tai iš tikrųjų yra gana gražu, nes tai jau yra sistema, kuri per evoliuciją buvo pagerinta, kad būtų tikrai puiki informacijos saugojimo priemonė."
Komandos mikroskopinį registratorių sudaro pora genų nešančių struktūrų, vadinamų plazmidėmis. Pirmoji, „laiko“ plazmidė, žymi laiką, ekspresydama tam tikras DNR molekules, vadinamas nukleotidais, CRISPR srityje bakterijos DNR. Kita plazmidė yra modifikuota, kad būtų sukurta daugiau jos kopijų, tačiau tik reaguojant į išorinį signalą. Rezultatas yra fono sekų, kuriose fiksuojamos laiko ir signalų sekos, įterptos reaguojant į ląstelės aplinkos pokyčius, fragmentai.
Jei tai atrodo sudėtinga, pagalvokite apie tai taip: Laiko plazmidė spausdina „A“ raidę tam tikrais laiko intervalais. Jei nėra „išorinio signalo“, mokslininkai pamatytų tik šią A raidžių eilutę. Bet jei antroji plazmidė bus įjungta išoriniu signalu, ji įterps savo antspaudą į A eilutę. Remdamiesi tuo, kurioje toje eilutėje rodomas antrasis plazmidžių antspaudas, mokslininkai gali nustatyti, kada įvyko išorinis signalas. Kaip ir duomenų juostelės magnetinėje juostoje, mokslininkai gali tai analizuoti toliau naudodamiesi skaičiavimo priemonėmis.
Naujame tyrime tyrėjai parodė, kad sistema kelias dienas gali įrašyti bent tris vienu metu siunčiamus signalus. Kitas žingsnis - susiaurinti tikslus.
„Dabar mes planuojame pažvelgti į įvairius žymenis, kurie gali būti pakitę pasikeitus gamtinėms ar ligos būsenoms, virškinimo sistemai ar kitur“, - teigė Wang.
