חוקרים מהנדסים חיידקים שיכולים לזהות DNA של גידול

12 באוגוסט 2023 (חדשות Nanowerk) נכנסים לפרק חדש של חיישנים ביולוגיים מתקדמים טכנולוגית, מדענים מאוניברסיטת קליפורניה סן דייגו ועמיתיהם באוסטרליה הנדסו חיידקים שיכולים לזהות נוכחות של DNA של גידול באורגניזם חי. החידוש שלהם, שזיהה סרטן במעי הגס של עכברים, יכול לסלול את הדרך לביו-חיישנים חדשים המסוגלים לזהות זיהומים שונים, סרטן ומחלות אחרות. ההתקדמות מתוארת ביומן מדע (“Engineered bacteria detect tumor DNA”). חיידקים תוכננו בעבר לבצע פונקציות אבחנתיות וטיפוליות שונות, אך חסרה יכולת לזהות רצפי DNA ספציפיים ומוטציות מחוץ לתאים. "המבחן הסלולרי עבור העברת גנים אופקית מופלגת ממוקדת ב-CRISPR", או "CATCH", תוכנן לעשות בדיוק את זה. "כשהתחלנו בפרויקט הזה לפני ארבע שנים, אפילו לא היינו בטוחים אם השימוש בחיידקים כחיישן ל-DNA של יונקים בכלל אפשרי", אמר ראש הצוות המדעי ג'ף האסטי, פרופסור בבית הספר למדעי הביולוגיה באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו. בית הספר להנדסה ג'ייקובס. "זיהוי של סרטן במערכת העיכול ונגעים טרום סרטניים הוא הזדמנות קלינית אטרקטיבית ליישם את ההמצאה הזו." ידוע כי גידולים מפזרים, או משילים, את ה-DNA שלהם לתוך הסביבות הסובבות אותם. טכנולוגיות רבות יכולות לנתח DNA מטוהר במעבדה, אך אלו אינן יכולות לזהות DNA היכן הוא משתחרר. במסגרת אסטרטגיית CATCH, החוקרים הנדסו חיידקים באמצעות טכנולוגיית CRISPR כדי לבדוק רצפי DNA צפים חופשיים ברמה גנומית ולהשוות את הדגימות הללו עם רצפי סרטן שנקבעו מראש.

[תוכן מוטבע]

טכנולוגיית CATCH מהנדסת תאים כדי לזהות ולהבחין ב-DNA ללא תאים. זה עשוי להיות בעל ערך בקליניקה (סרטן וזיהום) ובמסחר (אקולוגיה, תעשייתי (יישומים - בכל מקום ובכל זמן, זיהוי ה-DNA הוא בעל ערך. "חיידקים רבים יכולים לקלוט DNA מהסביבה שלהם, מיומנות הידועה כיכולת טבעית", אמר רוב קופר, המחבר הראשון של המחקר ומדען במכון הביולוגיה הסינתטית של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו. האסטי, קופר והרופא האוסטרלי דן וורת'לי שיתפו פעולה ברעיון של יכולת טבעית ביחס לחיידקים ולסרטן המעי הגס, הגורם השלישי המוביל למוות הקשור לסרטן בארצות הברית. הם החלו לנסח את האפשרות להנדס חיידקים, שכבר נפוצים במעי הגס, כחיישנים ביו חדשים שניתן לפרוס בתוך המעי כדי לזהות DNA המשתחרר מגידולי המעי הגס. הם התמקדו Acinetobacter baylyi, חיידק שבו קופר זיהה את היסודות הדרושים גם לקליטת DNA וגם באמצעות CRISPR כדי לנתח אותו. "בידיעה שניתן לגייס DNA נטול תאים כאות, או כקלט, יצאנו להנדס חיידקים שיגיבו ל-DNA של הגידול בזמן ובמקום של גילוי המחלה", אמר וורת'לי, גסטרואנטרולוג וחוקר סרטן עם מרפאת קולונוסקופיה בבריסביין, אוסטרליה. בעבודה עם הקולגות האוסטרליות סוזן וודס וג'וזפין רייט, החוקרים תכננו, בנו ובחנו Acinetobacter baylyi כחיישן לזיהוי DNA מ-KRAS, גן שעבר מוטציה בסוגי סרטן רבים. הם תכנתו את החיידק עם מערכת CRISPR שנועדה להבחין בין מוטנטים לבין עותקים רגילים (לא מוטציים) של KRAS. משמעות הדבר היא שרק חיידקים שתפסו צורות מוטנטיות של KRAS, כפי שנמצאו בפוליפים טרום סרטניים וסרטן, למשל, ישרדו כדי לאותת או להגיב למחלה. כפי שניתן לראות בצלחת, חיידקי Acinetobacter baylyi (ירוקים) מקיפים גושים של תאים סרטניים המעי הגס. (תמונה: ג'וזפין רייט) המחקר החדש מתבסס על רעיונות קודמים הקשורים להעברת גנים אופקית, טכניקה המשמשת אורגניזמים להעברת חומר גנטי זה לזה באופן שונה מהורשה הגנטית המסורתית של הורה לצאצא. בעוד שהעברת גנים אופקית ידועה מחיידקים לחיידקים, החוקרים השיגו את מטרתם ליישם את המושג הזה מגידולי יונקים ותאי אדם לתוך חיידקים. "זה היה מדהים כשראיתי את החיידקים שתפסו את ה-DNA של הגידול מתחת למיקרוסקופ. העכברים עם גידולים גידלו מושבות חיידקים ירוקות שרכשו את היכולת לצמוח על צלחות אנטיביוטיות", אמר רייט. החוקרים מתאימים כעת את אסטרטגיית החיישן הביולוגי של החיידקים שלהם עם מעגלים חדשים וסוגים שונים של חיידקים לאיתור וטיפול בסרטן וזיהומים בבני אדם. "יש כל כך הרבה פוטנציאל להנדס חיידקים כדי למנוע סרטן המעי הגס, גידול שקוע בזרם של חיידקים, שיכול לעזור או לעכב את התקדמותו", אמר וודס. פרופסור חבר סידהרת'ה מוקהרג'י מאוניברסיטת קולומביה, שלא היה מעורב במחקר, ציין כי בעתיד, "המחלה תטופל ותימנע על ידי תאים, לא כדורים. חיידק חי שיכול לזהות DNA במעיים הוא הזדמנות אדירה לפעול כזקיף לחפש ולהשמיד סוגי סרטן במערכת העיכול ועוד רבים אחרים". בעוד שההמצאה החדשה דורשת פיתוח ושכלול נוסף, צוות הביולוגיה הסינתטית באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ממשיך לייעל את האסטרטגיה המתקדמת של החיישן הביולוגי, אמר האסטי, בעל קשרים עם המחלקה לביולוגיה מולקולרית של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, המחלקה לביו-הנדסה של שו צ'ין-ג'ין. המכון לביולוגיה סינתטית. "יש עתיד שבו אף אחד לא צריך למות מסרטן המעי הגס", מאמין וורת'לי. "אנו מקווים שעבודה זו תהיה שימושית למהנדסי ביו, מדענים ובעתיד לרופאים, בחתירה למטרה זו."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• ChartPrime. הרם את משחק המסחר שלך עם ChartPrime. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63498.php