«Основная идея состоит в том, что мы хотим ускорить эволюцию, чтобы сделать потрясающие количества ценных химикатов», сказал Преподаватель Ядра Висса Джордж Черч, доктор философии, который является пионером в сходящихся областях синтетической биологии, метаболической разработки и генетики. Черч – профессор Роберта Винтропа Генетики в Медицинской школе Гарварда и профессор Медицинских наук и Технологии в Гарварде и MIT.Очень важный для этого процесса метаболически технических микробов использование биодатчиков.
Сделанный из биологического компонента – такого как флуоресцентный белок – и ‘датчика’, который отвечает на присутствие определенного химического, акта биодатчиков как выключатели и рычаги, которые включают и выключают запрограммированные функции в спроектированных клетках. Они также могут использоваться, чтобы обнаружить, какие микробные ‘рабочие’ производят большинство пространных количеств желаемого химиката. Таким образом они могут считаться средой для двухсторонней связи между людьми и клетками.
Но до сих пор, у ученых только был доступ к ограниченному множеству биодатчиков, у которых есть мало отношения к биопроизводству ценных химикатов. Теперь, исследователи Института Wyss во главе с церковью развивали новый номер люкс таких датчиков, сообщили в журнале Nucleic Acids Research, это не только увеличивает число клеточных «выключателей и рычагов», которые ученые могут использовать для сложного генетического перепрограммирования, но также и отвечать на ценные продукты, такие как возобновляемые пластмассы или дорогостоящие фармацевтические препараты и давать микробам голос, чтобы сообщить об их собственной эффективности в создании этих продуктов.«Мы можем общаться с клетками очень эффективнее, и наоборот», сказал первый автор исследования Джеймсон Роджерс, исследователь выпускника в Институте Wyss, который преследует его доктора философии в Технических науках из Гарвардского университета. «Если мы сравнили это с управлением компьютером, оно почти похоже, мы только имели вверх и вниз по стрелам, доступным нам, и теперь внезапно мы удвоили наши возможности контроля, добавив левые и правые стрелы также».Команда Wyss стремится усиливать новые биодатчики, чтобы помочь в их усилиях разработать возобновляемые химические производственные стратегии, использующие генетически спроектированные микробы.
Связанный с зеленым флуоресцентным белком (GFP), биодатчики могут использоваться, чтобы вызвать отдельные клетки, чтобы испустить видимую флюоресценцию в уровне, непосредственно пропорциональном тому, как хорошо они в состоянии произвести желаемый химический товар. Используя новые биодатчики, легко опознаны самые эффективные микробные рабочие так, чтобы они могли служить предшественниками для колоний спроектированных бактерий, которые развиваются, чтобы стать более эффективными при производстве возобновляемых химикатов с каждым последующим поколением. Это решительно уменьшает узкое место цикла «дизайн, строят тест», который был исторически вызван инженерами, имеющими необходимость просеять через изобилующие колонии бактерий, чтобы найти ведущих производителей.
Результаты могли также привести к новым применениям в экологическом мониторинге, использующем генетически спроектированные микробы, чтобы выпустить предупредительные сигналы в присутствии загрязнителей или токсинов, и могли открыть новое фундаментальное понимание метаболических путей.«Наша команда развивает несколько различных способов сделать еще больше таможенных биодатчиков», заявила церковь. «Мы пытаемся управлять биологическими процессами, и нам нужны новые способы достать в на молекулярном уровне – мы теперь достигаем в глубже, чем мы ранее были в состоянии, и у нас все еще есть много интересных новых подходов».
«С этой работой Джордж и его команда приближают нас к стабильному будущему, в котором мы полагались бы на биопроизводство для чистого производства химических и фармацевтических предметов потребления», сказал Директор-основатель Института Висса Дональд Э. Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, который является также профессором Джуды Фолкмена Сосудистой Биологии в Медицинской школе Гарварда и Бостоне Детская Больница и профессор Биоинженерии в Школе Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук.