Генномодифицированные бактерии превратили в датчики загрязнения окружающей среды и учёные придумали, как сделать их безопасными
Опубликовал: FIELD LINE, 7-04-2021, 16:52, Наука / В мире / Технологии, 598, 0
Американские учёные по целому ряду военных программ выводят новые штаммы бактерий для определения вредных веществ в окружающей среде. Например, такие живые датчики могут определять тяжёлые металлы в питьевой воде. Но остаётся риск утечки генномодифицированного материала в живую природу, что чревато многими опасностями. Исследователи в Массачусетском технологическом институте разработали технологию, которая позволяет избежать этой угрозы.
По понятным причинам стекло, пластик и другие подобные материалы не подходят для заключения в них бактерий-датчиков. Стенки из таких материалов не выпустят бактерии наружу, но и не дадут проникнуть внутрь окружающей среде, что банально не позволит датчику работать. Поэтому в качестве материала для инкапсуляции модифицированных генным образом бактерий предложен специально синтезированный гидрогель.
В природе множество гидрогелей и естественных, и химически синтезированных. В институте разработали прочный и эластичный гидрогель с порами от 5 до 50 нм. Поры такого диаметра пропускают молекулы из внешней среды, но не дают войти внутрь или покинуть его биологическому материалу, включая ДНК. Те же молекулы тяжёлых металлов могут попасть внутрь и идентифицироваться бактериями, но генетический материал модифицированных бактерий останется внутри.
Учёные создали 5-мм шарики из гидрогеля и заселили их модифицированными бактериями E. Coli. В одном таком шарике может быть до миллиарда бактерий. В ходе эксперимента бактерии определили наличие кадмия в образце воды и не смогли вырваться за пределы своей «темницы».
Для подстраховки учёные также планируют ещё один сдерживающий «побег» бактерий фактор. Бактерии модифицируются таким образом, что для их жизнедеятельности становится необходима искусственная аминокислота, которой нет в природе. Поэтому даже если генетический материал покинет шарик гидрогеля, в живой природе он погибнет. Комбинация физической и химической защиты модифицированных бактерий гарантирует, что модифицированные гены останутся под контролем и не проникнут в живую природу. Но ведь всегда что-то может пойти не так? Будем надеяться, что такого не случится.
По понятным причинам стекло, пластик и другие подобные материалы не подходят для заключения в них бактерий-датчиков. Стенки из таких материалов не выпустят бактерии наружу, но и не дадут проникнуть внутрь окружающей среде, что банально не позволит датчику работать. Поэтому в качестве материала для инкапсуляции модифицированных генным образом бактерий предложен специально синтезированный гидрогель.
В природе множество гидрогелей и естественных, и химически синтезированных. В институте разработали прочный и эластичный гидрогель с порами от 5 до 50 нм. Поры такого диаметра пропускают молекулы из внешней среды, но не дают войти внутрь или покинуть его биологическому материалу, включая ДНК. Те же молекулы тяжёлых металлов могут попасть внутрь и идентифицироваться бактериями, но генетический материал модифицированных бактерий останется внутри.
Учёные создали 5-мм шарики из гидрогеля и заселили их модифицированными бактериями E. Coli. В одном таком шарике может быть до миллиарда бактерий. В ходе эксперимента бактерии определили наличие кадмия в образце воды и не смогли вырваться за пределы своей «темницы».
Для подстраховки учёные также планируют ещё один сдерживающий «побег» бактерий фактор. Бактерии модифицируются таким образом, что для их жизнедеятельности становится необходима искусственная аминокислота, которой нет в природе. Поэтому даже если генетический материал покинет шарик гидрогеля, в живой природе он погибнет. Комбинация физической и химической защиты модифицированных бактерий гарантирует, что модифицированные гены останутся под контролем и не проникнут в живую природу. Но ведь всегда что-то может пойти не так? Будем надеяться, что такого не случится.
