科学者は微生物の束を「世界最小のテープレコーダー」と呼ばれるものに変換しました。通常の実験室株の遺伝子をいじくり回すことによって大腸菌 バクテリア, 研究者たちは、環境との相互作用を記録するだけでなく、これらの発生をタイムスタンプするようにバクテリアを誘導することができたと言います。
これらの小さな「テープレコーダー」は、サイエンス誌で11月23日に公開された新しい研究で詳述されています-細菌細胞を使用して、周囲の環境を乱すことなく、疾患の診断や環境の変化の監視に使用する新しいクラスのテクノロジーを支えるのに役立ちます。 。
「患者が飲み込んだそのようなバクテリアは、消化管全体を通して彼らが経験する変化を記録し、以前はアクセスできなかった現象の前例のない見解を生み出すことができるかもしれません」とシステム研究生物学部の助教授であるハリスワン上級研究員コロンビア大学医療センターは声明で述べた。
テープレコーダーの背後にある技術は、人気のある遺伝子編集ツールであるCRISPRです。科学者が本質的にDNAの配列を切り取り、それを特定の遺伝物質で置き換えることを可能にするツールは、もともと細菌で発見されました。 CRISPRは、特定の細菌の免疫システムの一部です。侵入したウイルスからDNAの断片をコピーできるため、次世代の細菌が後続の攻撃を認識して防御できます。
「システムは自然の生物学的記憶装置です」と王は言いました。 「エンジニアリングの観点から見ると、それは実際には非常に素晴らしいものです。なぜなら、情報を保存することにおいて本当に優れているように、進化によって研ぎ澄まされたシステムだからです。」
チームの顕微鏡レコーダーは、プラスミドと呼ばれる一対の遺伝子運搬構造で構成されています。最初の「タイミング」プラスミドは、細菌のDNAのCRISPR領域でヌクレオチドと呼ばれる特定のDNA分子を発現させることによって時間を記録します。もう1つのプラスミドは、それ自体のコピーを作成するように変更されていますが、外部信号にのみ反応します。結果は、セルの環境の変化に応じて挿入される時間と信号シーケンスを記録するバックグラウンドシーケンスのパッチワークです。
それが複雑に聞こえる場合は、次のように考えてください。タイミングプラスミドは、間隔を空けて「A」を出力します。 「外部信号」がない場合、科学者はこのAの文字列のみを確認します。しかし、2番目のプラスミドが外部信号によってオンにされると、そのスタンプがAの文字列に挿入されます。その文字列の2番目のプラスミドのスタンプが表示される場所に基づいて、科学者は外部信号がいつ発生したかを推測できます。磁気テープ内のデータのストライプのように、科学者は計算ツールを使用してこれをさらに分析できます。
新しい研究では、研究者らは、システムが少なくとも3つの同時信号を数日間記録できることを示しました。次のステップは、ターゲットを絞り込むことです。
「現在、私たちは、消化器系または他の場所で、自然または病状の変化の下で変更される可能性のあるさまざまなマーカーを検討する予定です」とWang氏は述べた。
