Версия для слабовидящих
Бактерии превратили в программируемые медицинские зонды Печать Email
Новости науки
14.07.2015

Испокон веков люди стремились улучшить природные качества растений и животных путём искусственного отбора, а затем при помощи целенаправленной селекции. Генная инженерия не только значительно ускорила эту работу, но и позволила наделять организмы совершенно новыми, немыслимыми до этого свойствами. Достаточно вспомнить создание морозоустойчивых растений, которым добавляли ген, взятый у северной трески. Он кодирует белок, который предотвращает образование в клетках кристаллов льда, повреждающих мембрану.

Теперь развитие технологий позволяет всерьёз говорить о создании настоящих биологических киборгов, запрограммированных на выполнение определённых задач. Но пока речь не идёт о машинах-убийцах из нашумевшей серии голливудских фильмов. Пока учёные говорят лишь о превращении полезных бактерий, обитающих в кишечнике человека, в медицинские зонды, способные находить и лечить такие заболевания, как рак толстой кишки и нарушение иммунитета.

Специалисты Массачусетского технологического института нашли способ добавить в микроорганизмы различные датчики, модули памяти и каналы связи, превращающие клетки в мобильные лаборатории. При этом учёным не понадобились миниатюрные паяльники и наноразмерные устройства. Все элементы были закодированы в генах.

Первоначально работы велись с кишечной палочкой, которая является распространённым модельным объектом для генетических исследований. Но её содержание в кишечнике человека невелико, поэтому выбор пал на другого представителя микрофлоры — Bacteroides thetaiotaomicron из рода бактероиды.

Команда под руководством Тимоти Лу (Timothy Lu) и Кристофера Фойгта (Christopher Voigt) добавила в бактерию новые молекулярные системы, которые научили организмы реагировать на определённые изменения окружающей среды и запоминать эту информацию путём включения или выключения отдельных генов.

Например, генно-модифицированные биосенсоры могут обнаруживать кровотечение или воспаление в кишечнике, и записывать эту информацию, чтобы её можно было прочитать после того, как бактерия покинет организм человека.

В качестве своеобразного жёсткого диска в клетках использовалась биологическая программа, которая ранее была разработана той же группой учёных. После регистрации сигнала, на который настроен ген-датчик, например, при контакте с определённым химическим веществом, активизируются специально добавленные в клетку ферменты рекомбиназы. Они создают новый небольшой фрагмент ДНК и встраивают его в заранее заданном месте генетического кода бактерии.

Впоследствии эти правки можно прочитать в ходе расшифровки генома микроорганизма. Кроме того, если внести изменения в известный ген, он перестаёт работать, и об активации сенсора можно судить по исчезновению у микроорганизмов отдельных функций.

Исследователи продемонстрировали работу своих биологических агентов, поселив их в кишечнике лабораторных мышей. Когда животных кормили пищей, содержащей определённые ингредиенты, бактерии запоминали это и затем могли "рассказать" о составе рациона.

Хотя до клинических испытаний подобных систем на людях ещё далеко, работа американских учёных представляет широкое поле для новых исследований. Команда планирует в скором времени снабдить своими инструментами и другие бактерии рода бактероиды. Это связано с тем, что состав микрофлоры кишечника отличается у разных людей и в отдельных случаях там могут преобладать другие виды.

Кроме того, авторы статьи, опубликованной в журнале Cell Systems, работают над созданием более сложных молекулярных схем, которые повысят точность диагностики и позволят не только находить, но и лечить заболевания, запуская механизм производства специфических лекарственных веществ.

"Например, мы хотим сделать модифицированные бактерии более чувствительными и точными при диагностике заболеваний,— говорит Лу в пресс-релизе института. — Они должны будут обнаружить несколько биомаркеров и вызвать ответную реакцию, только когда все они присутствуют". 

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2640591

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта