Учёные разрабатывают инструменты для отслеживания генетически модифицированных организмов в окружающей среде
Учёные из Университета Райса возглавляют разработку инструментов для обнаружения генетически модифицированных организмов (ГМО) в окружающей среде.
При федеральной поддержке исследовательская группа под руководством Скотта Игана, доцента биологических наук, создаёт инструменты для обнаружения, количественного определения и отслеживания распространения генетически модифицированных сельскохозяйственных культур, животных и их побочных продуктов.
Разрабатываемая в рамках пятилетнего проекта технология позволит исследователям брать пробы воды из окружающей среды и анализировать их на наличие ДНК или белков организмов, которые были модифицированы для конкретных целей, но могут иметь непредвиденные последствия.
"Bt-кукуруза — хороший пример", — сказал Иган. — "Этот генетически модифицированный кукурузный гибрид содержит ген бактерии, убивающий некоторых насекомых-вредителей. Но затем эта кукуруза и её остатки — листья, стебли и корни — попадают в речную систему. А ручейники, близкие родственники этих вредителей, живут в водных системах".
Ручейники являются критически важным звеном водных экосистем, и негативное воздействие на них может иметь каскадный эффект. Исследования уже обнаружили белки Bt из Bt-кукурузы в водных системах округа в Индиане.
"В этом суть гранта", — отметил он. — "У нас есть эти замечательные (генетические) технологии, но у нас также должны быть инструменты для их обнаружения, если они выйдут за пределы предполагаемых областей применения".
Проект не ограничивается какой-либо конкретной культурой или видом. Он задуман как универсальный инструмент для обнаружения и количественного определения, информация с которого будет полезна как фермерам, так и представителям Департамента природных ресурсов.
Разработка ведётся при поддержке последовательных грантов на общую сумму около $1 млн от Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США в рамках программы оценки биотехнологических рисков.
Междисциплинарная команда Игана включает физиков, биогеохимиков, эко-гидрологов и инженеров из Университета Райса, Университета Нотр-Дам, Университета Пердью и Института экосистемных исследований Кэри (Нью-Йорк).
Разработав и протестировав спектрометр светопропускания (LTS) для поиска следов генетически модифицированной ДНК в природе, исследователи теперь усовершенствуют его для обнаружения и количественного определения белков, связанных с генетически модифицированными организмами.
Иган называет эту работу "экологической криминалистикой", а портативный LTS — экологическим аналогом "трикодера" из "Звёздного пути".
Принцип работы LTS основан на связывании наночастиц с целевой ДНК или антителами к белкам ГМО. После связывания мишени становятся достаточно большими для обнаружения и количественного определения.
"У нас есть физики-нанотехнологи, которые не занимаются биологией, но работают с тем, как свет поглощается, фрагментируется и рассеивается в наномасштабе", — пояснил Иган. — "Они могут интерпретировать эту информацию для измерения объектов в очень малых масштабах".
Исследователи стремятся обнаруживать всё меньшие количества генетического материала. В настоящее время LTS требует около 50 копий целевой ДНК на миллилитр воды. Лабораторный метод qPCR (количественная полимеразная цепная реакция) работает при концентрации около 3 копий на миллилитр — к этому показателю и стремятся разработчики.
Тестирование LTS будет проходить поэтапно:
- В лабораторных условиях, в микрокосмах (например, в детских бассейнах).
- В полевых экспериментальных установках:
- В Институте Кэри с реплицированными синтетическими ручьями в оранжерее.
- В ND-LEEF (Нотр-Дам), где есть проточные системы "ручей → пруд → водно-болотные угодья".
- В гидродинамической лаборатории Университета Пердю, где часть реки отведена через лабораторию для изучения потока частиц.
- В полевых условиях для окончательной проверки.
В будущем технология LTS может заинтересовать учёных, занимающихся поиском внеземной жизни, для обнаружения следов ДНК в очень низких концентрациях, например, в метеоритах.