מדענים מפתחים שיטת הכלה ביולוגית חדשה עבור אורגניזמים תעשייתיים

פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


חוקרים ממכון מנצ'סטר לביוטכנולוגיה (MIB) באוניברסיטת מנצ'סטר פיתחו שיטה חדשה להכלה ביולוגית להגבלת הבריחה של אורגניזמים מהונדסים גנטית המשמשים בתהליכים תעשייתיים.

פרסומת

במאמר שפורסם ב תקשורת טבע ד"ר סטפן הופמן, המחבר הראשי של המאמר, ופרופסור פטריק קאי מצאו שעל ידי הוספת תחום מערער יציבות (ERdd) בשליטה אסטרדיול להרכב הגנטי של שמרי האפייה (Saccharomyces cerevisiae), הם יכולים לשלוט בהישרדות האורגניזם.

דגונים של תחום מעורער (DD) הם מרכיב של חלבון המאפשר פירוק, אלא אם ליגנד מסוים – מולקולה קטנה שנקשרת עם ה-DD degron – קיים כדי לייצב אותו. החוקרים הנדסו את השמרים כדי לפרק חלבונים חיוניים לחיים, אלא אם כן היה קיים אסטרדיול, סוג של אסטרוגן. ללא אסטרדיול, השמרים היו מתים.

טכניקת בלימה גנטית חדשה זו שונה מטכניקות קודמות בכך שהיא מכוונת ישירות לחלבונים חיוניים. אין לו השפעות מזיקות על תפקוד האורגניזם, אפילו בהשוואה לאורגניזם הפראי והוא נשאר חלק פעיל מהגנום, גם לאחר 100 דורות.

כדי להשיג זאת, החוקרים תייגו 775 גנים חיוניים עם תג ERdd ובחנו את האורגניזמים שהתקבלו לגידול תלוי אסטרדיול. באמצעות בדיקה זו, הם זיהו שלושה גנים, SPC110, DIS3 ו- RRP46 כמטרות מתאימות. השמרים המותאמים גדלו היטב בנוכחות אסטרדיול ולא הצליחו לשגשג בהיעדרו.

ד"ר סטפן הופמן, סופר ראשי וחוקר פוסט-דוקטורט אמר: "ככל שהתעשייה מתחילה להשתמש בביולוגיה הנדסית יותר ויותר, עלינו לוודא שיש לנו את כל אמצעי המניעה הנכונים מלכתחילה. בעוד ששיטת הכלי הביולוגי הגנטי החדשה שלנו מונעת ביעילות בריחה של אורגניזמים מהונדסים, אנו רואים בה אחד מכמה רבדים הדרושים כדי להפוך יישומי ביולוגיה הנדסיים לבטוחים."

פרופסור פטריק קאי, יו"ר לגנומיקה סינתטית, אמר: "מנגנוני בטיחות הם מרכיבים חיוניים לפריסת טכנולוגיות מתפתחות כגון ביולוגיה הנדסית. פיתוח מערכות ביולוגיות ימזער למעשה את הסיכון הכרוך בטכנולוגיות המתפתחות, וכדי להגן הן על החוקרים והן הקהילה הרחבה יותר. זה גם מספק פתרון חדשני למלחמה בריגול אינטלקטואלי כדי להגן על הביו-כלכלה ההולכת וגדלה שלנו. עבודה זו היא דוגמה מצוינת לחדשנות האחראית של מחקר MIB."

ביולוגיה הנדסית היא תחום מדע חדש יחסית, אך מתרחב, המאפשר לתעשייה להשתמש במיקרואורגניזמים, כמו שמרים וחיידקים, כדי לייצר כימיקלים בעלי ערך מוסף בזול וביעילות. עם זאת, מכיוון שלעתים קרובות מיקרואורגניזמים מהונדסים גנטית כדי להגביר את היעילות, זה הופך לבעיה אם האורגניזמים בורחים לסביבה הטבעית.

כדי להבטיח שאורגניזמים שהשתנו לא ימצאו את דרכם ממסגרת מעבדה, ה-NIH קובע ספי קצב בריחה קפדניים. נכון לעכשיו, רוב אמצעי ההגנה הגנטיים מסתמכים על אחת משתי מתודולוגיות כדי לשמור על ההנחיות: או על ידי הנדסה באוזוטרופיה, לפיה האורגניזם מסתמך על מטבוליט ספציפי שיימצא בסביבתו כדי לשרוד, או גן "התאבדות", שבו האורגניזם עצמו מייצר רעלן שהורג אותו אם לא מתקיימים תנאים מסוימים.

בעוד ששיטות אלה בדרך כלל יציבות גנטית ויעילות מספיק כדי לעמוד בהנחיות ה-NIH, יש להן סייגים לגבי יעילותן. במקרה של הסתמכות על מטבוליט כדי לקיים את האורגניזם, מטבוליט זה עשוי להימצא גם בטבע ולא יכול להבטיח שהאורגניזם לא ישרוד אם הוא בורח. עבור גנים "מתאבדים", מכיוון שזהו איום ישיר על האורגניזם, לאורך דורות הגן יכול לעבור מוטציה סלקטיבית ולהפוך ללא פעיל מה שהופך אותו לשליטה לא יעילה.

ניתן להשתמש בשיטת ההכלה הביולוגית החדשה שתוארה על ידי הופמן וקאי בשילוב עם השיטות הקיימות כדי לחזק את יעילותן ולספק תדר בריחה חזק עוד יותר. גם אם היא משמשת כשיטת ההכלה הביולוגית היחידה, היא מספקת תדירות בריחה של <2'10-10 העולה בהרבה על הנחיית NIH של שיעור בריחה של פחות מ-10-8.



קישור לכתבת המקור – 2024-02-06 21:49:54

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר