Schopnost systému CRISPR / Cas ukládat informace pomohla vytvořit z bakterií senzor, který je schopen zaznamenávat monitorovací data do své vlastní DNA.
Použití systému modifikace genů CRISPR / Cas pomohlo „doplnit“bakteriální buňky mechanismem pro zaznamenávání stavu prostředí. Díky tomu z nich budou živé senzory, které sledují stav ekosystémů a lidí. Harris Wang a jeho kolegové z Columbia University v New Yorku hovořili o své nové práci v článku publikovaném v Science.
Otevřeno až na přelomu století XXI. Systém CRISPR / Cas slouží bakteriím jako analogie naší získané imunity: knihovna oblastí CRISPR DNA shromažďuje informace o virech, se kterými se buňka setkala, a Cas proteiny s nimi pracují a rychle rozpoznávají novou infekci. Použití prvků tohoto systému otevřelo zcela nové vyhlídky na genetickou modifikaci organismů a v posledních letech mu poskytlo obzvláště rychlý vývoj.
Pokud však inženýři GM využijí schopnosti CRISPR / Cas rozpoznat fragmenty DNA komplementární s templátem RNA, které vědci potřebují, a rozřezat je přesně na správné místo, tentokrát je zajímali „knihovnické“funkce systému. „CRISPR / Cas je přirozené, biologické paměťové zařízení,“říká Harris Wang. „Z technického hlediska je pozoruhodně strukturovaný, protože již prošel vývojem, který zdokonalil svoji schopnost uchovávat informace.“
Vědci upravili bakterie tak, aby reagovali na změny v některých faktorech prostředí - například v obsahu fruktózy nebo mědi - syntetizací krátkých fragmentů DNA plazmidů. Systém CRISPR / Cas byl také upraven tak, aby byl v knihovně CRISPR zaznamenán výskyt velkého počtu takových plazmidů. Pokud například měď nestačila, pak buňka syntetizovala další plazmidy, které byly „uloženy“v CRISPR místo „signálních“.
„Tento přístup poskytoval stabilní záznam po mnoho dní a přesnou rekonstrukci metrik a času sekvenováním sekvencí CRISPR,“píší vědci v článku.
V další fázi plánují Harris Wang a jeho kolegové takový systém otestovat, aby alespoň několik dní sledovali biomarkery onemocnění střev. „Pokud je tato bakterie pacientem spolknuta, bude schopna zaznamenat všechny změny, se kterými se setká, procházející celým zažívacím traktem,“říká vědec, „odhalující dříve neviditelné, nepřístupné údaje.“
Sergej Vasiljev
Propagační video: