Здібності системи CRISPR / Cas зберігати інформацію допомогли зробити з бактерії датчик, здатний записувати дані моніторингу у власну ДНК.

Використання системи генної модифікації CRISPR / Cas допомогло «доповнити» бактеріальні клітини механізмом запису стану навколишнього середовища. Це дозволить зробити з них живі датчики, що стежать за станом екосистем і людини. Про свою нову роботу Харріс Ван (Harris Wang) і його колеги з Колумбійського університету в Нью-Йорку розповіли в статті, опублікованій журналом Science, передає Naked-science.

Відкрита лише на рубежі XXI ст. система CRISPR / Cas служить бактеріям аналогом нашого набутого імунітету: в бібліотеці CRISPR-ділянок ДНК накопичується інформація про віруси, з якими клітці доводилося стикатися, а Cas-білки працюють з нею, швидко розпізнаючи нову інфекцію. Використання елементів цієї системи відкрило зовсім нові перспективи для генетичної модифікації організмів і забезпечило їй в останні роки особливо швидкий розвиток.

Однак якщо ГМ-інженери використовують здатності CRISPR / Cas розпізнавати фрагменти ДНК, комплементарні потрібної вченим РНК-матриці, і розрізати їх точно в потрібному місці, цього разу їх цікавили «бібліотечні» функції системи. «CRISPR / Cas - це природний, біологічний пристрій пам'яті, - говорить Харріс Ван. - З погляду інженерії, він чудово влаштований, оскільки вже пройшов через еволюцію, яка відшліфувала його здатності зберігати інформацію».

Вчені модифікували бактерії так, щоб ті реагували на зміни якого-небудь фактора середовища - наприклад, вмісту в ній фруктози або міді - синтезуючи короткі фрагменти ДНК-плазміди. Також і система CRISPR / Cas була модифікована так, що поява великої кількості таких плазмід фіксувалася в бібліотеці CRISPR. Якщо, наприклад, міді було недостатньо, то клітина синтезувала інші плазміди, які «зберігалися» в CRISPR замість «сигнальних».

«Цей підхід забезпечив стабільний запис протягом багатьох днів і точну реконструкцію показників і часу за рахунок секвенування послідовностей CRISPR», - пишуть вчені в статті.

На наступному етапі Харріс Ван і його колеги планують випробувати таку систему для моніторингу біомаркерів захворювань кишечника хоча б протягом декількох днів. «Якщо цю бактерію проковтне пацієнт, то вона зможе записувати всі зміни, з якими зіткнеться, проходячи через весь травний тракт, - каже вчений, - відкриваючи колись небачені, недоступні дані».