_ Oamenii de știință dezvoltă o nouă metodă de biocontainment pentru organisme industriale

Cercetătorii de la Institutul de Biotehnologie din Manchester (MIB) de la Universitatea din Manchester au dezvoltat o nouă metodă de biocontenire pentru limitarea evadării organismelor modificate genetic utilizate în procesele industriale.

Într-o lucrare publicată în Nature Communications, Dr. Stefan Hoffmann, autorul principal al lucrării, și profesorul Patrick Cai au descoperit că prin adăugarea unui domeniu destabilizator controlat de estradiol (ERdd) la structura genetică a drojdiei de brutărie (Saccharomyces cerevisiae), ei poate controla supraviețuirea organismului.

Degronii din domeniul destabilizator (DD) sunt un element al unei proteine ​​care permit degradarea, cu excepția cazului în care un anumit ligand - o moleculă mică care se leagă de degronul DD - este prezent pentru a se stabiliza aceasta. Cercetătorii au conceput drojdia pentru a degrada proteinele esențiale pentru viață, cu excepția cazului în care estradiolul, un tip de estrogen, era prezent. Fără estradiol, drojdia ar muri.

Această nouă tehnică de izolare genetică diferă de tehnicile anterioare prin faptul că vizează direct proteinele esențiale. Nu are efecte dăunătoare asupra funcției organismului, chiar și în comparație cu organismul de tip sălbatic și rămâne o parte activă a genomului, chiar și după 100 de generații.

Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au etichetat 775 de gene esențiale. cu eticheta ERdd și a verificat organismele rezultate pentru creșterea dependentă de estradiol. Prin acest screening, au identificat trei gene, SPC110, DIS3 și RRP46 ca ținte adecvate. Drojdia modificată a crescut bine în prezența estradiolului și nu a reușit să prospere în absența acestuia.

Profesorul Patrick Cai, catedră de genomică sintetică, a spus: „Mecanismele de siguranță sunt esențiale pentru implementarea tehnologiilor emergente, cum ar fi ingineria. biologie. Dezvoltarea sistemelor de biocontainment va minimiza în mod eficient riscul asociat cu tehnologiile emergente și va proteja atât cercetătorii, cât și comunitatea mai largă. De asemenea, oferă o soluție nouă de combatere a spionajului intelectual pentru a proteja bio-economia noastră în continuă creștere. munca este un exemplu excelent al inovației responsabile a cercetării MIB.”

Biologia inginerească este un domeniu de știință relativ nou, dar în expansiune, care permite industriei să folosească microorganisme, cum ar fi drojdiile și bacteriile, pentru a produce valoare. produse chimice adăugate ieftin și eficient. Cu toate acestea, deoarece microorganismele sunt adesea modificate genetic pentru a crește eficacitatea, devine o problemă dacă organismele evadează în mediul natural.

Pentru a se asigura că organismele modificate nu își găsesc calea de ieșire dintr-un cadru de laborator, NIH stabilește praguri stricte ale ratei de evacuare. În prezent, cele mai multe garanții genetice se bazează pe una dintre cele două metodologii care trebuie respectate în ghid: fie prin inginerie într-o auxotrofie, prin care organismul se bazează pe un anumit metabolit pentru a fi prezent în mediul său pentru a supraviețui, fie pe o genă „sinucigașă”, în care organismul însuși produce o toxină care îl ucide dacă nu sunt îndeplinite anumite condiții.

Deși aceste metode sunt în general stabile din punct de vedere genetic și suficient de eficiente pentru a îndeplini recomandările NIH, ele au avertismente cu privire la eficacitatea lor. În cazul în care se bazează pe un metabolit pentru a susține organismul, acest metabolit poate fi găsit și în sălbăticie și nu ar putea asigura că organismul nu supraviețuiește dacă scapă. Pentru genele „sinucidere”, deoarece aceasta este o amenințare directă pentru organism, de-a lungul generațiilor gena poate muta selectiv și deveni inactivă, făcându-l un control ineficient.

Noua metodă de biocontenire descrisă de Hoffmann și Cai ar putea fi utilizate împreună cu metodele existente pentru a le spori eficacitatea și pentru a oferi o frecvență de evadare și mai robustă. Chiar dacă este utilizat ca metodă unică de biocontenire, oferă o frecvență de evadare de <2x10-10, care depășește cu mult recomandarea NIH pentru o rată de evadare mai mică de 10-8.

(Fluierul)