ГМ микробы на двойной цепи

Новый механизм самоуничтожения не позволит бактериям разбежаться в неподходящем месте

Дарья Загорская, «Вести»

Синтетическая биология знает множество способов, как заставить микроорганизмы трудиться на благо человечества. Модифицированные бактерии могут перерабатывать пластиковые отходы, диагностировать заболевания кишечника, лечить рак и даже производить кислород для первых колонизаторов Марса.

Правда, есть одна проблема: никто не знает, что произойдёт, если микробы выйдут из-под контроля и улизнут от своих создателей.

Ранее другие учёные уже предлагали способ, с помощью которого бактерии можно было убивать по команде, но в случае с побегом этот вариант не сработает. Отдельная трудность состоит в том, что микроорганизмы способны быстро мутировать, и исследователи должны быть полностью уверены, что гены, ответственные за ликвидацию нарушителей, в любом случае передадутся следующему поколению.

Теперь исследователи из Гарвардского университета во главе с Памелой Сильвер (Pamela Silver) разработали систему из двух молекулярных механизмов, которые «встраиваются» в геном микробов и автоматически уничтожают их за пределами «разрешённой зоны». В качестве модельных организмов выступили кишечная палочка и лабораторная мышь, в организм которой и помещали модифицированных бактерий.

Первый генетический переключатель не позволяет микроорганизмам удалить определённую функцию из генома в процессе эволюции. Он состоит из гена, кодирующего смертельный для бактерии токсин, и так называемого «элемента памяти», который подавляет производство ядовитого вещества. Если в результате мутации элемент памяти будет вырезан из генома, содержание токсина вырастет, и неправильные клетки будут уничтожены.

Второй механизм действует по похожему принципу, но в этом случае блокировка производства токсина исчезает в тот момент, когда температура окружающей среды падает с 37 до 22 градусов по Цельсию. Таким образом, такие бактерии могут существовать только внутри живого теплокровного организма. Но как только они покинут его пределы, например, выйдут вместе с фекалиями, температура окружающей среды фактически их убьёт.

Длительное наблюдение за линиями модифицированных бактерий показало, что механизм самоликвидации сохраняется, как минимум, в 140 поколениях. А после попадания из организма мыши во внешнюю среду выживает лишь один микроорганизм из ста тысяч.

Колонии бактерий – 4 концентрации, от минимальной до максимальной, при 37 (вверху) и 22 (внизу) градусах. Снимок из пресс-релиза Wyss Institute Kill switches for engineered microbes gone rogue – ВМ.

«Этот прорыв значительно приближает нас к реальному использованию синтетически сконструированных микроорганизмов в организме человека или окружающей среде, – говорит Сильвер в пресс-релизе. – Сейчас мы работаем над созданием комбинаций выключателей, которые могут реагировать на различные экологические факторы, чтобы обеспечить ещё более жёсткий контроль».

Детально разобраться в сложнейшей системе сдерживающих факторов и молекулярных переключателей можно, прочитав статью, которая была опубликована авторами работы в научном издании Molecular Cell (Stirling et al., Rational Design of Evolutionarily Stable Microbial Kill Switches).

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru