Nova tehnika pisanja DNK, koju istraživači nazivaju HiSCRIBE, mnogo je učinkovitiji od prethodno razvijenih sustava za uređivanje DNK u bakterijama, koji je imao uspjeh od samo oko 1 na 10, 000 stanica po generaciji. U novoj studiji, istraživači su pokazali da se ovaj pristup može koristiti za spremanje memorije staničnih interakcija ili prostornog položaja.
Ova bi tehnika također mogla omogućiti selektivno uređivanje, aktivirati, ili utišati gene u određenim vrstama bakterija koje žive u prirodnoj zajednici, poput ljudskog mikrobioma, kažu istraživači.
S ovim novim sustavom pisanja DNK, možemo precizno i učinkovito uređivati bakterijske genome bez potrebe za bilo kakvim odabirom, unutar složenih bakterijskih ekosustava. To nam omogućuje uređivanje genoma i pisanje DNK izvan laboratorijskih postavki, treba li izazvati bakterije, optimizirati osobine od interesa in situ, ili proučavati evolucijsku dinamiku i interakcije u populacijama bakterija. "
Fahim Farzadfard, bivši postdoktor MIT -a i vodeći autor rada
Timothy Lu, izvanredni profesor elektrotehnike i računarstva i biološkog inženjeringa na MIT -u, viši je autor studije, koja se danas pojavljuje u Stanični sustavi . Nava Gharaei, bivši student na Sveučilištu Harvard, i Robert Citorik, bivši student MIT -a, su i autori studije.
Nekoliko godina, Luov laboratorij radi na načinima korištenja DNK za pohranu informacija, poput sjećanja na stanične događaje. Godine 2014. on i Farzadfard razvili su način da uposle bakterije kao "genomski magnetofon, "inženjering E coli za pohranu dugoročnih sjećanja na događaje poput kemijske izloženosti.
Da bi se to postiglo, istraživači su projektirali stanice za proizvodnju enzima reverzne transkriptaze zvanog retron, koji proizvodi jednolančanu DNA (ssDNA) kada se eksprimira u stanicama, i enzim rekombinaze, koji može umetnuti ("upisati") određeni slijed jednolančane DNA na ciljano mjesto u genomu. Ova se DNA proizvodi samo kada se aktivira prisutnošću unaprijed određene molekule ili drugom vrstom unosa, poput svjetlosti. Nakon što se DNK proizvede, rekombinaza ubacuje DNA u unaprijed programirano mjesto, koji mogu biti bilo gdje u genomu.
Ta tehnika, koju su istraživači nazvali SCRIBE, imao relativno nisku učinkovitost pisanja. U svakoj generaciji, od 10, 000 E coli Stanice, samo bi jedan stekao novu DNK koju su istraživači pokušali ugraditi u stanice. To je dijelom i zbog toga što je E coli imaju stanične mehanizme koji sprječavaju nakupljanje jednolančane DNK i integriranje u njihove gene.
U novoj studiji, istraživači su pokušali povećati učinkovitost procesa uklanjanjem nekih od njih E coli' s obrambenim mehanizmima protiv jednolančane DNK. Prvi, onesposobili su enzime zvane egzonukleaze, koji razgrađuju jednolančanu DNK. Također su izbacili gene uključene u sustav nazvan popravak neusklađenosti, koji normalno sprječava integraciju jednolančane DNA u genom.
S tim izmjenama, istraživači su uspjeli postići gotovo univerzalnu inkorporaciju genetskih promjena koje su pokušali uvesti, stvarajući neusporediv i učinkovit način za uređivanje bakterijskih genoma bez potrebe za odabirom.
"Zbog tog poboljšanja, uspjeli smo napraviti neke aplikacije koje nismo mogli učiniti s prethodnom generacijom SCRIBE -a ili s drugim tehnologijama za pisanje DNK, "Kaže Farzadfard.
U svom istraživanju iz 2014. istraživači su pokazali da mogu koristiti SCRIBE za snimanje trajanja i intenziteta izloženosti određenoj molekuli. S novim HiSCRIBE sustavom, mogu pratiti takve vrste izloženosti, kao i dodatne vrste događaja, kao što su interakcije između stanica.
Kao jedan primjer, istraživači su pokazali da mogu pratiti proces koji se naziva konjugacija bakterija, tijekom kojih bakterije izmjenjuju komadiće DNK. Integriranjem DNK "barkoda" u genom svake stanice, koje se zatim mogu zamijeniti s drugim stanicama, istraživači mogu odrediti koje su stanice međusobno djelovale sekvenciranjem njihove DNK kako bi vidjeli koje crtične kodove nose.
Ova vrsta mapiranja mogla bi pomoći istraživačima u proučavanju načina na koji bakterije međusobno komuniciraju unutar agregata, poput biofilmova. Kad bi se sličan pristup mogao primijeniti u stanicama sisavaca, mogao bi se jednog dana koristiti za mapiranje interakcija između drugih vrsta stanica, poput neurona, Kaže Farzadfard. Virusi koji mogu prijeći neuronske sinapse mogli bi se programirati za nošenje DNK bar kodova koje bi istraživači mogli koristiti za praćenje veza između neurona, nudi novi način pomaganja u povezivanju mozga.
"Koristimo DNK kao mehanizam za snimanje prostornih informacija o interakciji bakterijskih stanica, a možda i u budućnosti, neuroni koji su označeni, "Kaže Farzadfard.
Istraživači su također pokazali da bi mogli koristiti ovu tehniku za posebno uređivanje genoma jedne vrste bakterija u zajednici mnogih vrsta. U ovom slučaju, uveli su gen za enzim koji razgrađuje galaktozu E coli stanice koje rastu u kulturi s nekoliko drugih vrsta bakterija.
Ova vrsta editiranja prema vrstama mogla bi ponuditi nov način da bakterije otporne na antibiotike postanu osjetljivije na postojeće lijekove utišavanjem njihovih gena rezistencije, kažu istraživači. Međutim, za razvoj takvih tretmana vjerojatno će biti potrebno nekoliko godina više godina istraživanja, oni kažu.
Istraživači su također pokazali da bi mogli koristiti ovu tehniku za stvaranje sintetičkog ekosustava od bakterija i bakteriofaga koji može kontinuirano prepisivati određene segmente njihovog genoma i razvijati se autonomno brzinom većom nego što bi to bilo moguće prirodnom evolucijom. U ovom slučaju, uspjeli su optimizirati sposobnost stanica da konzumiraju konzumaciju laktoze.
"Ovaj pristup mogao bi se koristiti za evolucijski inženjering staničnih osobina, ili u eksperimentalnim evolucijskim studijama omogućujući vam da iznova i iznova reproducirate vrpcu evolucije, "Kaže Farzadfard.
Znanstvenici pretvaraju krv tipa A u univerzalni tip O,
Hrana koja potiče crijeva mogla bi okončati pothranjenost djece u svijetu
Kako su napori masovnog probira pomogli u identifikaciji više slučajeva celijakije u djece
Infekcija SARS-CoV-2 produljuje širenje virusa i gubitak limfocita u pacijenata s rakom
Otvaranje uskog jednjaka
Pacijenti na imunoterapiji trebali bi konzumirati više vlakana,
Ako imate više od 50 godina,
Vrijeme je za kolonoskopiju Ljudi odgađaju neke stvari - čišćenje garaže, prefarbavanje dnevne sobe, pranje prozora ... i kolonoskopija. No, kolonoskopija je vjerojatno najbolja pojedinačna mogućnost
Disbioza u crijevnoj mikrobioti može uzrokovati ozbiljnu sekundarnu infekciju u pacijenata s COVID-19
Zanimljivo istraživanje koje su proveli znanstvenici u SAD-u nedavno je otkrilo da je mikrobiološka zajednica u crijevima izravno pogođena teškim akutnim respiratornim sindromom koronavirusa 2 (SARS-C
Studija baca svjetlo na uzroke iscrpljujuće boli u crijevima
Iscrpljujuća bol u crijevima je česta, ali temeljni uzrok još uvijek je nejasan. Obično, potječe od crijevne infekcije koja izaziva imunološke odgovore. To može uzrokovati da se svakodnevna hrana smat