Prawda

Środa, 10 sierpnia 2022 - 01:06

« Poprzedni Następny »


Nauka

Jak zmienić bakterie jelitowe w dziennikarzy


Ed Yong 2014-04-06


Jelita są ciemnym i tajemnym światem. Zwykle wiemy co się w nich dzieje tylko wtedy, gdy  dzieje się bardzo źle. Natomiast w naszych jelitach żyją tryliony drobnoustrojów, które dzięki swojemu doświadczeniu „z pierwszej ręki” mogą doskonale opowiedzieć, co się dzieje wewnątrz nas.

Dlatego Pamela Silverz Harvard Medical School, trenuje je jak to robić. Jej zespół zmienia bakterie jelitowe w dziennikarzy – mikroskopijnych reporterów walk toczących się wewnątrz jelit.


Jak do tej pory, badacze wyposażyli  E.coli - zwyczajną bakterię jelitową – w obwód genetyczny umożliwiający wykrywanie i zapamiętywanie występowania antybiotyków. Te bakterie, powstałe w wyniku inżynierii genetycznej, kolonizowały jelita myszy nie powodując choroby. Jeżeli w diecie myszy będzie antybiotyk, wszystkie bakterie zmieniają status, co można stwierdzić badając odchody gryzoni. Zasada jest prosta i pozwala na udowodnienie obecności  antybiotyku i wykrycie, na ile jest skuteczny. Opisywane badanie tworzy podstawy metody umożliwiającej użycie w znacznie bardziej ekscytujących zastosowaniach, które zespół właśnie zaczyna wprowadzać. Wyobraźcie sobie mikroreporterów, którzy mogą odkryć podpisy chemiczne procesów zapalnych, bakterii chorobotwórczych lub toksyn środowiskowych.


Projekt stanowi część rozwijającej się dziedziny biologii syntetycznej. Jej pracownicy wnoszą etos inżynieryjny do świata istot żywych, poprzez łączenie różnych „części” lub „modułów” genetycznych tworząc organizmy o nowych możliwościach. Wiele z początkowych sukcesów świetnie nadawało się do fascynujących pokazów, jak na przykład bakterie fotograficzne, ale obecnie ta dziedzina rozpoczyna zajmować się poważnymi zastosowaniami, takimi jak drożdże produkujące  leki przeciwmalaryczne, komórki mające zdolność do autodestrukcji w momencie, gdy stają się komórkami rakowymi, czy bakterie powodujące tworzenie dłuższych korzeni przez rośliny . „Zmęczyliśmy się produkując systemy będące zabawkami i niemające rzeczywistego zastosowania” powiada Silver.


Aby stworzyć swoją bakterię reportera, Silver zbudowała zespół wraz z dwoma partnerami – Jeffrey’em Way’em z  Harvard’s Wyss Institute oraz wirusem zwanym lambda. Lamda jest bakteriofagiem – wirusem zarażającym bakterie. Cykl życiowy tego faga obejmuje dwa stadia – jedno, gdy aktywnie rozmnaża się i zabija swojego gospodarza oraz drugie, gdy się przedostaje do genomu gospodarza i pozostaje tam uśpiony i niegroźny.


Przełącza się między tymi dwoma stadiami za pomocą genetycznego przełącznika obejmującego dwa geny - cl i Cro - które równocześnie nawzajem się blokują. Gdy bitwę wygra cl a Cro jest nieaktywne, wówczas fag wybiera tryb życia uśpiony, ukryty. Natomiast, gdy zwycięzcą jest Cro a cl jest nieaktywne, wówczas fag wybiera bardziej śmiercionośną drogę życiową. Wpływ środowiska, taki jak głód lub promieniowanie, może naruszyć równowagę pomiędzy dwoma genami, przełączając faga z jednego trybu życia na drugi.


Przełącznik lambdy był idealny dla potrzeb Silver i Way’a - dostarczył metodę zmiany pomiędzy dwoma stanami, zależny od sygnału zewnętrznego. Ma również wielkie zalety.


Po pierwsze, w latach 1970-ych i 1980-ych  naukowcy, tacy jak Mark Ptashne, dokładnie opisali pracę przełącznika na najbardziej podstawowym poziomie; natomiast Silver wcześniej  pracowała w laboratorium Ptashne'a, a Way w laboratorium tuż obok. „Zrozumieliśmy działanie przełącznika na poziomie szczegółowym, jakiego nie można znaleźć w żadnym z podręczników” jak mówi Silver.


Po drugie przełącznik faga lambda nigdy nie zawodzi. Komórka działa w chaotycznym środowisku a geny włączane są przypadkowo przez cały czas. Lecz dla lambdy byłoby to katastrofalne – gdy fag w złym momencie przełączy się i uruchomi zabijanie ryzykuje, że zginie ze swoim gospodarzem. Tak, więc w toku naturalnej selekcji powstał przełącznik, który działa na zasadzie wszystko albo nic w dwóch możliwych pozycjach i jest nadzwyczaj stabilny. Nie przełącza się przypadkowo. „Spróbuj znaleźć obwód zrobiony przez człowieka działający tak dobrze” mówi Silver.


Zespół pobrał przełącznik z genomu faga lambdy i zaimplantował do bakterii E.coli. Badacze ustawili jego działanie tak, że rozpoczynał w stanie cl a w odpowiedzi na antybiotyk zwany tetracykliną stabilnie przełączał się w stan Cro. W stanie Cro bakteria włączała inny gen, który zmieniał jej kolor na niebieski, gdy wzrastała w prawidłowych warunkach. Uzyskano następujący wynik: gdy bakterie rosły w laboratorium, ich kolor wskazywał czy miały kontakt z tetracykliną. Wykrywały, pamiętały i raportowały.


Na początku członkowie zespołu Jonathan Kotula i Jordan Kerns sprawdzili zmodyfikowany przełącznik na laboratoryjnym szczepie E.coli. Następnie, wykazali, że działa również w stanie dzikim i rzeczywiście mieszka w jelitach myszy. Następnie nakarmili myszy stworzonym szczepem bakterii, który się zadomowił i zachowywał dokładnie w taki sposób jakiego oczekiwali. Ważne są obie fazy – zespół musiał sprawdzić przyszłe obwody genetyczne w laboratorium – wyhodować mikroby, które nie będą powodowały problemów naturalnym bakteriom, a po udoskonaleniu będą działały w naturalnych szczepach myszy


Chris Voigt
z MIT wyraził swoje zdumienie, szczególnie tym, że obwód „działał tak niezawodnie w trudnych warunkach panujących w jelitach myszy”. Wielu biologów syntetycznych próbowało programować komórki z użyciem specyficznych obwodów genetycznych i często się zdarzało, że to co działa w laboratorium, zawodziło w warunkach naturalnych. „Jest to jeden z niewielu przykładów – jeżeli nie jedyny – obwodu działającego poza probówką testową lub fermentorem” stwierdza Voigt.


Aktualnie Silver i Way ciężko pracują nad następnymi zastosowaniami, z których wszystkie wykorzystują przełącznik lambdy jako podstawę. Ich ostateczną wizją jest stworzenie bakterii, która nie tylko będzie wykrywała zmiany w jelitach, lecz także na nie reagowała. Wyobraźcie sobie szczep, który wykrywa wczesne stadia zapalenia i produkuje lek przeciwzapalny, lub wyczuwa szkodliwy gatunek mikroba i produkuje antybiotyk. Wówczas bakterie byłyby dziennikarzami i lekarzami.


„Wiemy, że to będzie działało" mówi Silver. „Już mamy pewne wstępne dane. Gdy poznamy podstawy działania tego urządzenia, możemy je programować, umieszczać w dalszych częściach procesu, jako leki lub na wcześniejszych etapach, jako czujniki”.


Zrealizowanie takich zastosowań może zająć lata; dzisiaj praca zespołu stanowi świadectwo jak duże znaczenie ma nauka podstawowa. W latach 1970. i 1980. żaden z badaczy zajmujących się fagami nie przypuszczał, że ich praca będzie wykorzystana w taki sposób.


Nawet Way nie był o tym przekonany. Jak  mówi „występowała niesamowita ilość drobnych szczegółów, które nie wydawały się ze sobą powiązane, ani konieczne do wyjaśnienia zagadek życia”   „Lecz właśnie te szczegóły był naprawdę przydatne w inżynierii. Poziom podręcznika nie jest wystarczający, dlatego wiele prób biologii syntetycznej poniosło porażkę  i nie prowadziło do stworzyło odpornych systemów”. Natura tworzy rzeczy proste, lecz by je naśladować, musimy je zrozumieć w najdrobniejszych szczegółach.


Odniesienie:
Kotula, Kerns, Shaket, Siraj, Collins, Way & Silver. 2014. Programmable bacteria detect and record an environmental signal in the mammalian gut. PNAS http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1321321111

Więcej na temat biologii syntetycznej: Czy możemy ocalić świat tworząc na nowo życie?

 

How to turn gut bacteria into journalists

Tłumaczenie: Elżbieta Pląskowska



Ed Yong 

Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.
Strona www autora


Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj




Komentarze
1. Właściwa droga Lengyel 2014-04-06


Nauka

Znalezionych 1326 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Kot Mehitabel pisze w “Science”   Coyne   2022-08-09
Nauka o wolności: rozmowa z Anną Kryłow   i Anna Kryłow   2022-08-06
Pierwsze dowody kopalne na opiekę nad lęgiem i niezwykły przypadek asymetrii kierunkowej   Coyne   2022-08-05
Badania dowodzą, że fakty nie mają znaczenia: jak propaganda wykorzystuje i normalizuje antysemityzm     2022-08-03
Horyzontalny transfer genów u owadów: jest rozpowszechniony, ale co to znaczy?   Coyne   2022-08-02
Dokonane w Afryce badanie genomu fasolnika egipskiego oznacza krok naprzód w dywersyfikacji światowego zaopatrzenia w żywność   Karavolias   2022-08-01
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Raz jeszcze: czy rasy są tylko społecznym konstruktem bez naukowego lub biologicznego znaczenia?   Coyne   2022-07-28
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
Nazistowscy lekarze i dzisiejsi antysemici: redefinicja etyki, żeby usprawiedliwić prześladowania Żydów     2022-07-18
Carl Sagan i wolność wątpienia   Jacoby   2022-07-18
Jak Darwin spowodował globalne ocieplenie swoją teorią doboru płciowego   Coyne   2022-07-16
Dieta mieszana misiów i innych   Júnior   2022-07-14
Londyńskie Natural History Museum popełnia błąd naturalistyczny - wielokrotnie   Coyne   2022-07-11
Nigeria gotowa na spełnienie oczekiwań rolników     2022-07-08
Szczepionki przeciwko grypie związane ze zmniejszonym ryzykiem choroby Alzheimera   Novella   2022-07-07
Nowoczesność Darwina: w O powstawaniu jest antycypacja neutralnej teorii i przerywanej równowagi   Coyne   2022-07-06
Pinker: “Wojna o ewolucję jest także wojną kulturową”   Coyne   2022-07-05
Raz jeszcze: błędny artykuł o tym, dlaczego teoria ewolucji jest przestarzała   Coyne   2022-07-04
Niech Moc będzie z pszczołą   Júnior   2022-06-28
Dramatyczny wzrost cen paliw kopalnych jest bolesny, ale daje niewielkie korzyści w walce z globalnym ociepleniem   Lomborg   2022-06-25
Efekt grupy – paskudny błąd poznawczy   Novella   2022-06-22
Nasiona z edytowanymi genomami będą miały przystępną cenę   Maina   2022-06-15
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
Kartofel z Matką Boską w jednej klapie i Karolem Marksem w drugiej   Koraszewski   2022-06-06
Jak nasze wspomnienia są powiązane   Novella   2022-06-04
Wielka Brytania dąży do zezwolenia na edytowanie genów   Novella   2022-06-02
„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
Coraz mniejsza część głównych plonów roślin jadalnych na świecie idzie na wyżywienie głodnych, a coraz więcej wykorzystuje się do celów niespożywczych     2022-05-28
Naukowiec z Ghany: “Afryka potrzebuje GMO bardziej niż reszta świata”   Gakpo   2022-05-26
GMO i edytowanie genów: jaka jest różnica?   Karavolias   2022-05-23
Toksyczny nektar, czyli ostrożnie z tureckim miodem   Júnior   2022-05-20
Kolejna nieudana i podyktowana ideologią próba wykazania, że płeć u ludzi nie jest binarna   Coyne   2022-05-18
Brian Charlesworth o błędach nowego artykułu rzekomo pokazującego, że fundamentalne założenie ewolucji neodarwinowskiej jest błędne   Coyne   2022-05-16
Trutnie i inni fruwający panowie   Junior   2022-05-13
Wygnanie z uniwersyteckiego świata – dwa lata później   Winegard   2022-05-10
Życie kwitnące po śmierci   Junior   2022-05-05
Organiczne środki owadobójcze są szkodliwe dla pożytecznych owadów     2022-04-30
Oxitec rozszerza próby z komarami GMO, by zredukować szerzenie się malarii   Conrow   2022-04-28
Słowa w wosku zapisane   Tonhasca Junior   2022-04-26
Rodzice, szkoła, państwo: kultura niskich oczekiwań   Koraszewski   2022-04-25
Nowoczesne ulepszanie roślin uprawnych przyjmuje historyczne podejście   Karavolias   2022-04-20
Pierwsza spożywcza roślina GMO w Ghanie   Baffour-Awuah   2022-04-16
Indie zwalniają edytowanie genów z wymaganej dla GMO oceny bezpieczeństwa   Paranjape   2022-04-11
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Rolnicy nie mogą uprawiać tego, na co ich nie stać   Ongu   2022-04-07
Rośliny zmodyfikowane: odkłamać opinię o GMO   Conrow   2022-04-07
Odmowa szczelinowania jest szaleństwem   Ridley   2022-04-02
Jak wirusy chorób układu oddechowego ewoluują, by stać się łagodniejsze   Ridley   2022-03-22
Czy globalne ocieplenie może być dla nas dobre?   Ridley   2022-03-03
Południowa Afryka powinna przemyśleć regulacje dotyczące genetycznie modyfikowanych roślin   i Priyen Pillay   2022-03-01
Dlaczego środowiskowcy stanowią większą przeszkodę dla skutecznej polityki klimatycznej niż negacjoniści?   Boudry   2022-02-21
O figach i osach   Júnior   2022-02-18
Pień liczący 40 tysięcy lat przekazany Maorysom zamiast nauce   Coyne   2022-02-14
Propaganda anty-GMO obraża drobnych farmerów w Afryce i w Azji   Gakpo   2022-02-08
Jak “tubylcza medycyna” różni się od medycyny   Coyne   2022-02-07
Biotechnologia podnosi plony wysokobiałkowego afrykańskiego pochrzynu   Wetaya   2022-02-04
Spadanie w przepaść   Turski   2022-01-27
Czy koniki morskie coś nam mówią o LGBT? Błąd naturalistyczny popełniony przez Sussex Wildlife Trust   Coyne   2022-01-25
Ojczyznę wolną (od GMO) zachowują pany   Koraszewski   2022-01-22
Namawianie roślin, żeby podjęły ryzyko   Karavolias   2022-01-20
Czy uczenie się metodą prób i błędów jest „nauką”?   Coyne   2022-01-14
Czy gaz i energia jądrowa są “zielone”   Novella   2022-01-12
Ptasia grypa w czasach ludzkiej zarazy   Collins   2022-01-11
Rasa jest kontinuum. Płeć jest cholernie binarna   Dawkins   2022-01-10
Komiczne krzyki o klimatycznej Apokalipsie –— 50 lat nieuzasadnionego siania paniki   Lomborg   2022-01-06
Gnidy, o których PIS ci nie powie   Koraszewski   2022-01-05
Niebezpieczeństwo upolitycznienia nauki   Krylov   2022-01-01
Specjalne przesłanie do muzułmanów na całym świecie   Pandavar   2021-12-28
Nowe badania pokazują, że kraje rozwijające się płacą wysoką cenę za ograniczanie upraw roślin GMO   Maina   2021-12-25
Jajo, które wywołało sensację   Koraszewski   2021-12-24
Pięć powodów zakończenia debaty o GMO   Evanea   2021-12-16
Richard Dawkins pisze do “przyjaciół nauki i rozumu” w Nowej Zelandii   Coyne   2021-12-14
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
Nigeria wzywa Afrykę, by szła w jej ślady w sprawie GM wspięgi wężowatej   Opoku Gakpo   2021-12-09
Małe nietoperze idą do przedszkola   Koraszewski   2021-12-06
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Uprawy GMO zredukowały zatrucia farmerów pestycydami   Maina   2021-11-27
Czy genetyka może pomóc wyeliminować nierówność?   Coyne   2021-11-26
Matematyka i prawdziwa historia katastrofy klimatycznej   Lomborg   2021-11-24
Nigeria daje zielone światło kukurydzy GMO   Conrow   2021-11-22
Ugandyjscy studenci nalegają na powszechne stosowanie biotechnologii i uchwalenie prawa o biobezpieczeństwie   Agaba   2021-11-17
Organiczny eksperyment Sri Lanki   Novella   2021-11-16
Ruanda skwapliwie przyjmuje biotechnologię poprzez ekspansję OFAB   Meeme   2021-11-12
Sprzeciw wobec anulowania Huxleya   Coyne   2021-11-05
Farmerka z Kenii zbiera obfity plon z bawełny GM   Meeme   2021-11-04
Czarni uczeni i nauka o rasizmie   Koraszewski   2021-11-03
Kłusownictwo narzuca na słonie dobór w kierunku ewolucji słoni bez ciosów   Coyne   2021-11-01
Marnujemy naszą wielką szansę na edytowanie genów   Ridely   2021-10-29
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
Wytwarzanie białek w roślinach przez rolnictwo molekularne   Novella   2021-10-20
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Nigeryjscy farmerzy nie mogą się doczekać wystarczających ilości GM nasion wspięgi wężowatej   Gakpo   2021-10-12
Dobór płciowy versus dobór naturalny: na przykładzie chrząszczy   Coyne   2021-10-08
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Bakłażan GMO jest udokumentowaną wygraną ubogich farmerów   Conrow   2021-09-23
O Jezu, wskrzeszają mamuta!   Koraszewski   2021-09-17
Wszystkie antyizraelskie wiadomości zasługują na publikację   Bard   2021-09-04
Tożsamość etniczna i rasa   Coyne   2021-08-30

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa



 Palestyńskie weto



Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk