Tutkijat ovat muuttaneet joukon mikrobeja siitä, mitä he ovat puhuneet "maailman pienimmäksi nauhuriksi": niputtamalla tavallisen laboratorion kannan geeneihinEscherichia coli bakteerit, tutkijoiden mukaan he ovat kyenneet houkuttelemaan bakteerit paitsi kirjaamaan vuorovaikutuksensa ympäristön kanssa, myös leimottamaan aikataulut myös näihin tapahtumiin.
Nämä pienet "nauhurit" - jotka on käsitelty uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 23. marraskuuta Science-lehdessä - voivat auttaa tukemaan uutta teknologialuokkaa, joka käyttää bakteerisoluja taudin diagnosointiin tai ympäristön muutosten seuraamiseen, häiritsemättä ympäristöä. .
"Tällaiset potilaan nielemät bakteerit saattavat pystyä tallentamaan kokemansa muutokset koko ruuansulatuksen kautta, jolloin saadaan ennennäkemätön kuva aiemmin saavuttamattomista ilmiöistä", vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Harris Wang, apulaisprofessori systeemibiologian laitoksella osoitteessa Columbian yliopiston lääketieteellinen keskus, sanoi lausunnossaan.
Kasettinauhurien takana oleva tekniikka on suosittu geenimuokkaustyökalu CRISPR. Työkalu, jonka avulla tutkijat voivat olennaisesti katkaista DNA-sekvenssit ja korvata sen spesifisellä geneettisellä materiaalilla, löydettiin alun perin bakteereista. CRISPR on osa tiettyjen bakteerien immuunijärjestelmää - se voi kopioida tunkeutuneiden virusten DNA-katkelmia, jotta tulevat bakteeripolvet tunnistavat ja torjuvat myöhemmät hyökkäykset.
"Järjestelmä on luonnollinen biologinen muistilaite", Wang sanoi. "Suunnittelun näkökulmasta katsottuna se on todella mukavaa, koska se on jo evoluution kautta hiottu järjestelmä, joka on todella hieno tiedon tallentamiseksi."
Ryhmän mikroskooppinen tallennin koostuu parista geenejä kantavista rakenteista, joita kutsutaan plasmideiksi. Ensimmäinen, "ajoitus" -plasmidi, merkitsee aikaa ekspressoimalla tiettyjä DNA-molekyylejä, nimeltään nukleotidejä, bakteerin DNA: n CRISPR-alueella. Toista plasmidia modifioidaan luomaan lisää kopioita itsestään, mutta vain vasteena ulkoiselle signaalille. Tuloksena on parisekvenssi taustasekvenssejä, jotka tallentavat aika- ja signaalisekvenssit, jotka lisätään vastauksena solun ympäristön muutoksiin.
Jos se kuulostaa monimutkaiselta, ajatelkaa sitä seuraavasti: Ajoitusplasmidi tulostaa "A" väliajoin. Jos ei ole "ulkoista signaalia", tutkijat näkivät vain tämän A-merkkijonon. Mutta jos toinen plasmidi kytketään päälle ulkoisella signaalilla, se työntää leimansa A: n merkkijonoon. Perustuen siihen kohtaan, missä siinä merkkijonossa toinen plasmidin leima näkyy, tutkijat voivat päätellä milloin ulkoinen signaali tapahtui. Kuten magneettinauhassa olevat dataraidat, tutkijat voivat analysoida tätä edelleen laskennallisten työkalujen avulla.
Uudessa tutkimuksessa tutkijat osoittivat, että järjestelmä voi tallentaa ainakin kolme samanaikaista signaalia usean päivän ajan. Seuraava askel on kaventtaa tavoitteita.
"Nyt aiomme tarkastella erilaisia merkkejä, jotka saattavat muuttua luonnollisissa tai sairaustiloissa, maha-suolikanavassa tai muualla tapahtuvien muutosten seurauksena", Wang sanoi.
