Биологи превратили кишечную палочку в регистратор данных

Ученые из Медицинского центра Колумбийского университета при помощи системы CRISPR/Cas превратили бактерию кишечной палочки в регистратор данных, который собирает информацию об окружающей его среде. Исследование опубликовано в журнале Science.

Исследователи модифицировали лабораторный штамм кишечной палочки Escherichia coli при помощи CRISPR/Cas – иммунной системы у многих видов бактерий. CRISPR/Cas копирует части ДНК от вторгающихся вирусов, чтобы последующие поколения бактерий смогли эффективнее отражать патогены. В итоге локус CRISPR бактериального генома накапливает хронологическую запись всех бактериальных вирусов, которые пережила бактерия и ее предки.

Для создания регистратора данных ученые модифицировали фрагмент ДНК, называемый плазмидой, давая ему возможность создавать больше собственных копий в бактериальной клетке в ответ на внешний сигнал. Отдельная записывающая плазмида, которая управляет «регистратором данных» и фиксирует время, экспрессирует компоненты системы CRISPR/Cas. В результате получается смесь фоновых последовательностей, которые записывают время и последовательности сигналов, меняющихся в зависимости от окружения клетки. После этого биологи могут изучить локус CRISPR, прочитать запись и снять хронологические показатели.

«Если пациент проглотит такие бактерии, то они смогут регистрировать изменения в его пищеварительном тракте. Эти бактерии также помогут проводить исследования в области экологии и микробиологии, где они будут отслеживать невидимые изменения в биологической среде. Своей работой мы заложили основу для нового класса технологий, которые с помощью бактериальных клеток будут диагностировать болезни и оценивать состояние окружающей среды», — отметил автор исследования Харрис Ванг.