Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Czy zmodyfikowane bakterie pomogą w diagnozowaniu cukrzycy?
Czy zmodyfikowane bakterie pomogą w diagnozowaniu cukrzycy?
Kiedy w marcu 2013 roku grupa uczonych z amerykańskiego Uniwersytetu Stanford opracowała pierwszy model biologicznego tranzystora, środowisko zastanawiało się, jak ten fakt wpłynie na dalsze losy nauki. Opracowanie metody, która w największym uproszczeniu postrzega komórki jako małe komputery, które można specyficznie zaprogramować było niezwykle ekscytujące. Stawiało jednak również wiele pytań o to, co stanie się w przyszłości przy wykorzystaniu tych osiągnięć. Dziś wiemy już, że możliwe jest zastosowanie tej technologii do wykrycia sygnałów chorobowych w próbkach klinicznych.

Punktem wyjścia dla uczonych ze Stanford było sformułowanie przez jednego z autorów biologicznego tranzystora, Drew Endy’ego, tezy, ze każdy system, który odbiera informacje, przetwarza je i używa tych danych  do kontrolowania swojej dalszej aktywności jest swego rodzaju systemem komputerowym. Postanowił on potraktować w ten sposób bakterie-przejąć nad nimi kontrolę z użyciem tranzystorów, które jako proste włączniki mogą kontrolować funkcjonowanie bardziej złożonych systemów, w tym przypadku-całych organizmów.

W roli tranzystorów doskonale sprawdziły się cząsteczki DNA, których aktywność można dość łatwo modyfikować z użyciem specyficznych enzymów. W ten sposób udało się zbudować ciąg prostych bramek logicznych, które w pożądany sposób modyfikują funkcje bakterii. Zasadę działania bramek uczony wyjaśnia w filmie:

 

Podstawową zasadą działania transkryptorów, inaczej nazwanych genetycznymi tranzystorami stało się więc użycie tych sygnałów molekularnych, kontrolujących ekspresję genów. Umożliwiają one implantację prostych systemów genetycznych do żywych komórek. Te specjalnie zaprogramowane w odpowiedzi na różne kombinacje cząsteczek dają różne sygnały. Stają się w ten sposób specyficznymi biosensorami, które są tak zaprogramowane, aby dokonać detekcji specyficznych sygnałów świadczących o pewnych nieprawidłowościach mających miejsce w komórce, które wynikają ze zmian w obrębie zawartości jej materiału genetycznego. Kluczowe jest także to, że udało się wypracować specyficzne metody detekcji powstałe w oparciu o fakt, że komórki bakterii w obecności danych wskaźników nabywają nowe, mierzalne funkcje.

Ostatnie doniesienia sugerują, że w oparciu o taką technologię można stworzyć proste testy do diagnostyki tak powszechnych schorzeń jak cukrzyca. To osiągnięcie uczonych z Uniwersytetu Montpellier, którzy we współpracy z uczonymi ze Stanford i oparciu o metodę opracowana przez nich dwa lata wcześniej przekształcili bakterie Escherichia coli w proste testy diagnostyczne. Zasada ich działania opiera się na rozpoznawaniu obecności glukozy w próbkach moczu pacjentów. Jak wiadomo jest to poważny sygnał ostrzegawczy, świadczący o pewnych nieprawidłowościach. Jest wskazaniem do oznaczania tego cukru w surowicy krwi, ale przede wszystkim potencjalnym głównym objawem zachorowania na tę chorobę. Bakterie w obecności glukozy zmieniają swoja barwę, co powiązane jest ze specyficzna kontrolą ekspresji genów odpowiedzialnych za ich zabarwienie.

 

 

Schemat ukazujący podstawy metody wykorzystania zmodyfikowanych bakterii w diagnostyce cukrzycy (źródło: ScienceDaily, J. Bonnet/ Inserm)

 

Przed tą nowatorską metodą stoi jeszcze kilka znaczących wyzwań, między innymi fakt, że początkowo w przypadku hodowli z wykorzystaniem złożonych podłoży modyfikowane bakterie generowały niewiarygodne wyniki. Niski stosunek sygnału do szumu to kolejny problem, utrudniający znacznie proces detekcji. Metoda odkryta przez naukowców z Montpellier ma jednak także niewątpliwe zalety, takie jak zdolność tran skryptorów  do amplifikacji, dzięki czemu możliwe jest wykrycie markerów występujących w bardzo małych ilościach. Wyniki są jednoznaczne i od razu możliwe do odczytania,poprzez połączenie genetycznych tranzystorów z systemami detekcji. Całości dopełnia fakt, że wyniki testów mogą być przechowywane w bakteryjnym materiale genetycznym nawet przez kilka miesięcy.

 

Natalia Martuzalska

Źródła

Detection of pathological biomarkers in human clinical samples via amplifying genetic switches and logic gates.Alexis Courbet, Drew Endy, Eric Renard, Franck Molina and Jérôme Bonnet. Science Translational Medicine  27 May 2015:Vol. 7, Issue 289.

Amplifying Genetic Logic Gates.Jerome Bonnet, Peter Yin, Monica E. Ortiz, Pakpoom Subsoontorn, Drew Endy. Science 3 May 2013: Vol. 340 no. 6132 pp. 599-603.

KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2019>

pnwtśrczptsbnd
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12
13
14
15
17
Biznes w Genach
2019-09-17 do 2019-09-17
18
Cancer Prevention 2020
2019-09-18 do 2019-09-18
21
22
27
28
29
2
Business Insider Trends Festival
2019-10-02 do 2019-10-03
4
BioNinja Challenge 2019
2019-10-04 do 2019-10-06
5
6
Newsletter