Электронный контроль генов

Мы обычно не рады всяким багам и вирусам в своих цифровых гаджетах, но это, похоже, может измениться. Ученые нашли способ контролировать гены бактерий по щелчку выключателя с помощью электричества. 

Синтетические биологи с удовольствием ищут пути соединения модифицированных организмов с электроникой, чтобы у нас были живые девайсы и гаджеты. Возможность создавать микробы на заказ, чтобы те чувствовали окружающую среду и делали биологические молекулы, будет особенно ценно для устройств, которые будут работать внутри нашего тела, говорит Уильям Бентли из Университета Мэриленда. Например, подобное устройство может использовать живой организм для выявления химических веществ, производимых болезнетворными бактериями, и для выделения соответствующего антибиотика.

Чтобы определенные гены отвечали на электрическую стимуляцию, команда Бентли так называемыми редокс-сигнальными молекулами. Эти биологические молекулы есть во всех клетках, и они способны подцеплять и передавать электроны. Также ученые воспользовались естественными генетическими компонентами в E. coli, которые отвечают на оксидативный стресс, тот происходит, когда слишком много молекул в организме окисляются.

Чтобы дать электрический заряд, исследователи погрузили электрод в жидкость с бактериями. Когда электрод дает положительный заряд, редокс-молекулы окисляются и запускают генетические механизмы, отвечающий на оксидативный стресс. С помощью такой процедуры Бентли показал, как E. coli под воздействием разряда плавают или начинают светиться.

Они также заставили бактерию выпускать сигнальную молекулу, которая заставляет светиться другую бактерию, тем самым показав, что можно так спроектировать один набор бактерий, чтобы те при электроразряде действовали на другой набор бактерий.

Процедура подразумевает лишь небольшую «перепрошивку» бактерий при тщательном контроле процесса. Например, таким образом можно получать биосенсоры, где модифицированные бактерии могут распознавать определенные вещества, например, идентифицировать инфекции и отвечать свечением. По оценкам специалистов для внедрения этой технологии понадобится всего лишь год или два, а уж дальше процедура сращивания биологических и цифровых устройств может быть запущена полным ходом.