Разработка целевого, надежного и долговечного генетического "предохранителя"

Исследователи под руководством Тэ Сука Муна из McKelvey School of Engineering сделали значительный шаг в создании модульного генетического "предохранителя" (kill switch). Этот механизм можно встроить в любую генетически модифицированную микробную клетку, чтобы заставить ее самоуничтожиться при определенных условиях.

Работа опубликована 3 февраля в журнале Nature Communications.

Лаборатория Муна рассматривает микробы как инженерные системы, состоящие из сенсоров, схем и исполнительных механизмов (актуаторов). Обычно эти компоненты помогают микроорганизмам выживать. Однако новая разработка заставляет актуатор дать команду на самоуничтожение, что противоречит эволюционному принципу самосохранения.

Цель создания такого "предохранителя" — снизить риски, связанные с возможным попаданием генетически модифицированных микробов в окружающую среду. Ранее уже были созданы подобные системы, например, активирующиеся при достижении определенной температуры окружающей среды.

Проблемы предыдущих версий:

• Базовый уровень активации был либо слишком высоким, либо слишком низким.
• Бактерии мутировали, что приводило к выживанию слишком большого числа клеток после активации механизма.
• В некоторых сценариях (например, при очистке от пластика) "предохранитель" может не срабатывать неделями, что увеличивает окно для мутаций.

Решение:

Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые встроили в ДНК микробов до четырех независимых "предохранителей" одновременно.

Результаты:

• В экспериментах из миллиарда микробных клеток выживала только одна или ни одной.
• Система оставалась функциональной на протяжении 28 дней испытаний.
• "Это лучший "предохранитель" из когда-либо созданных", — заявил Мун.

Эксперименты также проводились на мышах. В перспективе исследователи планируют создавать такие системы для микробов, используемых в почве (например, для уничтожения патогенов сельскохозяйственных культур) или даже в кишечнике человека для терапии заболеваний.

Конечная цель — заставить микробы выполнить нужную задачу, а затем исчезнуть. "Бактерии могут казаться простыми, но они могут быть очень "умными", если мы их хорошо научим", — считает Мун.