Opracowanie ukierunkowanego, niezawodnego, długotrwałego genetycznego wyłącznika zabijania

Tae Seok Moon, profesor nadzwyczajny inżynierii energetycznej, środowiskowej i chemicznej w McKelvey School of Engineering na Washington University w St. Louis zrobił duży krok naprzód w swoich dążeniach do zaprojektowania modułowego, genetycznie zmodyfikowanego wyłącznika zabijania, który integruje się z każdym genetycznie zmodyfikowanym mikrobem, powodując jego samozniszczenie w określonych, określonych warunkach.

Jego badania zostały opublikowane w lutym. 3 w dzienniku Komunikacja przyrodnicza.

Laboratorium Moona rozumie mikroby w taki sposób, w jaki rozumieją je tylko inżynierowie, jako systemy złożone z czujników, obwodów i elementów wykonawczych. Są to składniki, które pozwalają drobnoustrojom wyczuwać otaczający je świat, interpretować go, a następnie działać zgodnie z interpretacją.

W niektórych przypadkach siłownik może działać na podstawie informacji, poruszając się w kierunku określonego białka lub atakując obcego najeźdźcę. Moon opracowuje siłowniki, które są sprzeczne z milionami lat ewolucji i działały na rzecz samozachowawczy, prosząc zamiast tego, aby siłownik nakazał mikrobowi samozniszczenie.

Aktywator kill switch jest próbą stłumienia niepokoju o możliwość przedostania się genetycznie zmodyfikowanych drobnoustrojów do środowiska. Do tej pory opracował kilka: jeden, na przykład, powoduje samozniszczenie drobnoustroju, gdy otaczające go środowisko osiągnie określoną temperaturę.

„Ale poprzednia praca miała albo aktywację na poziomie podstawowym, która była albo zbyt wysoka, albo zbyt niska” – powiedział Moon. I za każdym razem, gdy rozwiązywał ten problem, „bakterie mutowały”. Podczas eksperymentów oznaczało to, że po włączeniu przełącznika zabijania pozostało zbyt wiele mikrobów.

Ponadto w niektórych sytuacjach wyłącznik awaryjny może nie zostać uruchomiony przez kilka dni. Ten dodatkowy czas oznacza dodatkowe możliwości mutacji drobnoustrojów, co może mieć wpływ na działanie przełącznika.

Na przykład Moon jest zainteresowany rozwojem genetycznie zmodyfikowanych drobnoustrojów do jedzenia plastiku jako sposobu na pozbycie się szkodliwych odpadów. „Ale nie wiemy, ile dni potrzebujemy, aby te drobnoustroje były stabilne, dopóki nie zakończą sprzątania naszego środowiska. To może potrwać kilka dni lub kilka tygodni”, powiedział Moon, „ponieważ mamy tak dużo marnotrawstwa”.

Aby pokonać te przeszkody, Moon umieścił wiele wyłączników awaryjnych – do czterech – w DNA drobnoustrojów. Rezultat: Podczas eksperymentów z miliarda drobnoustrojów tylko jeden lub żaden może przetrwać.

Podczas eksperymentów naukowcy codziennie testowali drobnoustroje. Przełączniki działały przez 28 dni.

„To najlepszy wyłącznik awaryjny, jaki kiedykolwiek opracowano” – powiedział Moon.

Eksperymenty te przeprowadzono również na myszach, ale patrząc w przyszłość, Moon chciałby zbudować wyłączniki zabijania dla drobnoustrojów, które będą używane w glebie – być może do zabijania patogenów, które są śmiertelne dla upraw – lub nawet w ludzkich jelitach do leczenia chorób.

Koniec gry polega na tym, aby mikroby robiły to, co chcemy, a potem odchodziły, powiedział Moon. Uważa, że ​​te mikroby można wykorzystać do rozwiązania całego szeregu globalnych problemów. „Bakterie mogą wydawać się głupie”, powiedział, „ale potrafią być bardzo mądre, o ile dobrze ich nauczymy”.