La capacità del sistema CRISPR / Cas di memorizzare le informazioni ha contribuito a creare un sensore di batteri, in grado di registrare i dati di monitoraggio nel proprio DNA.
L'uso del sistema di modificazione genica CRISPR / Cas ha aiutato a "integrare" le cellule batteriche con un meccanismo per registrare lo stato dell'ambiente. Questo li renderà sensori attivi che monitorano lo stato degli ecosistemi e degli esseri umani. Harris Wang ei suoi colleghi della Columbia University di New York hanno parlato del loro nuovo lavoro in un articolo pubblicato su Science.
Inaugurato solo all'inizio del XXI secolo. Il sistema CRISPR / Cas serve i batteri come analogo della nostra immunità acquisita: la libreria delle regioni del DNA CRISPR accumula informazioni sui virus che la cellula ha incontrato e le proteine Cas lavorano con esso, riconoscendo rapidamente una nuova infezione. L'utilizzo di elementi di questo sistema ha aperto prospettive completamente nuove per la modificazione genetica degli organismi e gli ha fornito uno sviluppo particolarmente rapido negli ultimi anni.
Tuttavia, se gli ingegneri GM utilizzano la capacità di CRISPR / Cas di riconoscere frammenti di DNA complementari al modello di RNA di cui gli scienziati hanno bisogno e di tagliarli esattamente nel posto giusto, questa volta erano interessati alle funzioni di "libreria" del sistema. "CRISPR / Cas è un dispositivo di memoria biologica naturale", afferma Harris Wang. "Da un punto di vista ingegneristico, è notevolmente strutturato in quanto ha già subito un'evoluzione che ha affinato la sua capacità di memorizzare le informazioni".
Gli scienziati hanno modificato i batteri in modo che reagiscano ai cambiamenti di alcuni fattori ambientali, ad esempio il contenuto di fruttosio o rame in esso contenuti, sintetizzando brevi frammenti di plasmidi di DNA. Inoltre, il sistema CRISPR / Cas è stato modificato in modo che l'aspetto di un gran numero di tali plasmidi fosse registrato nella libreria CRISPR. Se, ad esempio, il rame non era sufficiente, la cellula sintetizzava altri plasmidi, che erano "immagazzinati" in CRISPR invece di quelli "di segnale".
"Questo approccio ha fornito una registrazione stabile per molti giorni e una ricostruzione accurata delle metriche e del tempo sequenziando le sequenze CRISPR", scrivono gli scienziati nell'articolo.
Nella fase successiva, Harris Wang ei suoi colleghi hanno in programma di testare un tale sistema per monitorare i biomarcatori della malattia intestinale per almeno alcuni giorni. "Se questo batterio viene ingerito da un paziente, allora sarà in grado di registrare tutti i cambiamenti che incontra, passando attraverso l'intero tratto digerente", dice lo scienziato, "rivelando dati precedentemente invisibili e inaccessibili".
Sergey Vasiliev
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