By Техніка CRISPR – не лише потужний інструмент корегування генів, а передусім зброя, що використовує бактерії проти вірусів, – пише Ясемін Саплакоглу у часописі “Scientific American”.
“Науковці, натхнені цією делікатною, натуральною системою, розробили для неї нове наукове застосування – маленький “диктофон”, що записує біологічні сигнали у нитках ДНК бактерій. Дослідники вірять, що такий мікробіологічний диктофон колись будуть використовувати для реєстрації порушень у функціях організму, вимірювання рівня океанів або для викриття змін у концентрації відновлювальних елементів землі. Він діє майже як натуральна система CRISPR, відрізняючись лише викриванням сигналів.
CRISPR – це секвенція ДНК, що створює й зберігає генетичний запис вірусів, з якими зіштовхується бактерія, посилаючи їй повідомлення, щоб та намагалася вбити їх при спробі нового зараження цієї бактерії чи її нащадків. Натуральна система CRISPR запам’ятовує ДНК вірусів, а от її нове застосування дозволяє відслідковувати біохімічні сигнали різного типу. Ці бактеріологічні диктофони можуть, наприклад, викривати присутність цукру фукозу в людських кишках, вказуючи на інфекцію.
Коли бактерія відчуває певний сигнал, то творить багато копій “виснаженого” ДНК, які реєструються на одному з кінців генетичної “плівки”. Плівка фіксує й відсутність відповідного сигналу, записуючи “шум тла” у вигляді інших фрагментів ДНК, які пропливають навколо клітин. Сигнали тла у записах є часовими відмітками. Науковці з Колумбійського університету описали результати своїх досліджень в статті, опублікованій у грудні минулого року в часописі “Science”.
Дослідники стверджують, що кілька мільйонів бактерій, оснащених копією цього знаряддя, можна помістити в організм людини або в середовище, де вони у пасивний спосіб реєстрували б записи. Щоб розшифрувати дані, бактерії необхідно вилучити з пробних доз калу чи ґрунту. На відміну від більшості попередніх біологічних систем пам’яті, цю цілком контролюють клітини бактерій.
“Тут ДНК записується у відповідь на зміни в середовищі. А от у попередніх працях ми змушені були, немов ляльководи, смикати за ниточки, вказуючи на можливість запису ДНК”, – говорить Дрю Енді, спеціаліст із синтетичної біології зі Стенфордського університету, котрий не брав участі у дослідженнях.
Хоч цю техніку вивчали тільки у лабораторії, науковці довели, що вона може постійно записувати три різні сигнали у популяції клітин Escherichia coli упродовж трьох днів поспіль.
З часом здатність записувати зменшується, адже вона виснажує клітини. До того ж Дрю Енді зауважує, що вірогідна реєстрація сигналу вимагає його наявності упродовж шести годин. Це може бути надто довго, щоб вдалося викривати короткочасні сигнали. Гарріс Ванг, спеціаліст із синтетичної біології з Колумбійського університету і старший дослідник у цьому проекті все ж сподівається, що згодом його колегам вдасться збільшити швидкість детекції”.
