科学家为微生物设自毁开关,预防造成意外危害

博猫娱乐报道,哈佛大学的科学家们已经研发出两种新的自毁开关,能够用于防止经过生物工程学改造的微生物失去控制。研究人员出于各种研究目的对生物工程改造的微生物进行了测试,其中涉及到人体内的疾病诊断和蚊子绝育等多个领域。
但是人们仍然对于向自然界释放生物工程改造的微生物有着担忧。比如说,它们增强的基因是否会带来意外结果?它们是否会变形和繁殖?而自毁开关能够确保微生物在完成自己的预定目标时得到有效的关闭或者自杀。虽然自毁开关已经在实验室证实能够有效执行,研究人员表明自毁开关技术需要得到改善才能确保现实世界的安全性。
 
哈佛大学威斯生物工程研究院的研究人员Pamela Silver在一篇新闻通讯中说道:“我们需要继续之前的研究工作,并且研发出能够保持长期稳定性而且能够在现实世界中同样有效的自毁开关。”
Silver和她的同事研发出两种全新的自毁开关来增加安全性。第一种被称为提炼器,它借助了另外一种被称为记忆元件的自毁开关。记忆元件借助一种感染细菌的病毒基因,在微生物基因组内建立了一个警报系统。这个警报系统被设计成能够记忆一种特定分子的存在,这种特定分子能够代表微生物是否偏离预定目标的信号。
当感知到目标时,噬菌体基因就会被激活,能够杀死微生物的病毒就会被释放出来。但是随着微生物的进化,它们会随机扭转它们的基因。经过几代的演变,这些基因改变就能够让它们具备适应性。它们也能够破坏预先设定的自毁开关。
为了解决这一问题,研究人员设置了提炼器。研究人员将噬菌体基因叠加到微生物基因的另一部分。这些改编后的基因能够确保少量毒素被制造出来,而最初的记忆元件被设计成能够制造少量的抗毒素,确保微生物的存活。当最初的记忆元件失去功能之后,提炼器就能够产生更多的毒素并且最终杀死微生物。
参与该项研究的研究生Finn Stirling称:“为了创造这种复杂的检测和平衡系统,我们也确保自毁开关本身仍然能够保持完整,这是确保未来应用的重要前提。我们已经证实经过大约140次细胞分裂之后它们仍然能够保持正常功能。”
 
第二种自毁开关被科学家们称为cryodeath。这个开关借助了类似的毒素和抗毒素DNA接合方法。但是这一开关与温度同步,而不是另一只自毁开关。在实验室测试中,研究人员表明温度从37摄氏度降低到22摄氏度时,毒素基因就会得到激发,而抗毒基因会被抑制。
研究人员在本周的《分子细胞》杂志发表了论文详细介绍了他们设计的全新自毁开关。威斯研究院的创建者Donald Ingber称:“这项研究表明我们的团队不仅能够借助合成生物学对微生物进行编程,创造出活体细胞装置实现有效的医学和环境修复,而且能够以安全的方式实现这些应用。”

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