Het vermogen van het CRISPR / Cas-systeem om informatie op te slaan, hielp bij het maken van een sensor uit bacteriën die monitoringgegevens in zijn eigen DNA kan vastleggen.
Het gebruik van het CRISPR / Cas-genmodificatiesysteem hielp bacteriële cellen "aan te vullen" met een mechanisme voor het registreren van de toestand van het milieu. Zo kunnen we er levende sensoren van maken die de toestand van ecosystemen en mensen monitoren. Harris Wang en zijn collega's van Columbia University in New York vertelden over hun nieuwe werk in een artikel in Science.
Pas geopend aan het begin van de eenentwintigste eeuw. Het CRISPR / Cas-systeem dient bacteriën als een analoog van onze verworven immuniteit: de bibliotheek van CRISPR-DNA-regio's verzamelt informatie over virussen die de cel is tegengekomen, en Cas-eiwitten werken ermee en herkennen snel een nieuwe infectie. Het gebruik van elementen van dit systeem heeft geheel nieuwe perspectieven geopend voor de genetische modificatie van organismen en heeft het de afgelopen jaren een bijzonder snelle ontwikkeling opgeleverd.
Als GM-ingenieurs echter het vermogen van CRISPR / Cas gebruiken om DNA-fragmenten te herkennen die complementair zijn aan het RNA-sjabloon dat wetenschappers nodig hebben en ze precies op de juiste plaats te knippen, waren ze deze keer geïnteresseerd in de "bibliotheek" -functies van het systeem. "CRISPR / Cas is een natuurlijk, biologisch geheugenapparaat", zegt Harris Wang. "Vanuit technisch oogpunt is het opmerkelijk gestructureerd, aangezien het al een evolutie heeft doorgemaakt die zijn vermogen om informatie op te slaan heeft verbeterd."
Wetenschappers hebben bacteriën aangepast om te reageren op veranderingen in een omgevingsfactor - bijvoorbeeld het gehalte aan fructose of koper erin - door korte fragmenten van DNA-plasmiden te synthetiseren. Ook werd het CRISPR / Cas-systeem aangepast zodat het uiterlijk van een groot aantal van dergelijke plasmiden werd vastgelegd in de CRISPR-bibliotheek. Als bijvoorbeeld koper niet genoeg was, dan synthetiseerde de cel andere plasmiden, die in CRISPR werden "opgeslagen" in plaats van "signaal".
"Deze benadering zorgde voor stabiele registratie gedurende vele dagen en nauwkeurige reconstructie van metrieken en tijd door de CRISPR-sequenties te sequencen", schrijven de wetenschappers in het artikel.
In de volgende fase zijn Harris Wang en zijn collega's van plan om een dergelijk systeem te testen om biomarkers van darmaandoeningen gedurende ten minste een paar dagen te volgen. "Als deze bacterie door een patiënt wordt ingeslikt, zal hij alle veranderingen die hij tegenkomt, kunnen registreren en door het hele spijsverteringskanaal gaan", zegt de wetenschapper, "en onthult voorheen onzichtbare, ontoegankelijke gegevens."
Sergey Vasiliev
Promotie video:
