연구자들은 종양 DNA를 탐지할 수 있는 박테리아를 조작합니다.

연구자들은 종양 DNA를 탐지할 수 있는 박테리아를 조작합니다.

타임 스탬프 : 12 년 2023 월 6 일 오전 52:XNUMX
소스 노드 : 2820250
12 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 기술적으로 진보된 생물학적 센서의 새로운 장을 열면서 캘리포니아 샌디에고 대학의 과학자들과 호주의 동료들은 살아있는 유기체에서 종양 DNA의 존재를 감지할 수 있는 박테리아를 조작했습니다. 생쥐의 결장에서 암을 감지한 그들의 혁신은 다양한 감염, 암 및 기타 질병을 식별할 수 있는 새로운 바이오센서의 길을 열었습니다. 발전 상황은 일지에 설명되어 있습니다. 과학 (“공학박테리아가 종양 DNA를 탐지한다”). 박테리아는 이전에 다양한 진단 및 치료 기능을 수행하도록 설계되었지만 특정 DNA 서열과 세포 외부의 돌연변이를 식별하는 능력이 부족했습니다. 새로운 "표적 CRISPR 구별 수평 유전자 전달을 위한 세포 분석" 또는 "CATCH"가 바로 이를 위해 설계되었습니다. "XNUMX년 전 이 프로젝트를 시작했을 때 우리는 박테리아를 포유류 DNA의 센서로 사용하는 것이 가능한지조차 확신할 수 없었습니다."라고 UC 샌디에고 생명과학부 교수이자 과학 팀 리더인 Jeff Hasty가 말했습니다. 제이콥스 공과대학. "위장암 및 전암성 병변의 검출은 본 발명을 적용할 수 있는 매력적인 임상 기회입니다." 종양은 자신의 DNA를 주변 환경으로 분산시키거나 흘리는 것으로 알려져 있습니다. 많은 기술로 실험실에서 정제된 DNA를 분석할 수 있지만, DNA가 방출되는 곳에서는 이를 감지할 수 없습니다. CATCH 전략에 따라 연구원들은 CRISPR 기술을 사용하여 박테리아를 조작하여 게놈 수준에서 자유 부유 DNA 서열을 테스트하고 해당 샘플을 미리 결정된 암 서열과 비교했습니다.

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CATCH 기술은 세포를 조작하여 무세포 DNA를 검출하고 구별합니다. 이는 임상(암 및 감염) 및 상업(생태학, 산업(응용)에서 가치가 있을 수 있습니다. 언제 어디서나 DNA 검출은 가치가 있습니다. 이번 연구의 공동 제XNUMX저자이자 UC 샌디에고 합성생물학연구소의 과학자인 롭 쿠퍼(Rob Cooper)는 “많은 박테리아가 자신의 환경에서 DNA를 흡수할 수 있는데, 이는 타고난 능력이라고 알려진 기술입니다.”라고 말했습니다. Hasty, Cooper 및 호주 의사 Dan Worthley는 미국에서 암 관련 사망의 세 번째 원인인 박테리아 및 대장암과 관련된 자연적 능력에 대한 아이디어에 협력했습니다. 그들은 대장 종양에서 방출된 DNA를 감지하기 위해 장 내부에 배치할 수 있는 새로운 바이오센서로서 이미 결장에 널리 퍼져 있는 박테리아를 조작할 가능성을 공식화하기 시작했습니다. 그들은 집중했다 아시네토박터 베일리, Cooper는 DNA를 흡수하고 CRISPR를 사용하여 분석하는 데 필요한 요소를 식별한 박테리아입니다. "무세포 DNA가 신호 또는 입력으로 동원될 수 있다는 사실을 알고 우리는 질병 탐지 시간과 장소에서 종양 DNA에 반응할 박테리아를 설계하기 시작했습니다."라고 위장병학자이자 암 연구자인 워슬리(Worthley)는 말했습니다. 호주 브리즈번의 대장내시경 클리닉. 호주 동료 Susan Woods 및 Josephine Wright와 협력하여 연구원들은 설계, 제작 및 테스트했습니다. 아시네토박터 베일리 많은 암에서 돌연변이가 발생하는 유전자인 KRAS의 DNA를 식별하는 센서로 사용됩니다. 그들은 돌연변이를 KRAS의 정상(돌연변이 없는) 복사본과 구별하도록 설계된 CRISPR 시스템으로 박테리아를 프로그래밍했습니다. 이는 예를 들어 전암성 폴립이나 암에서 발견되는 돌연변이 형태의 KRAS를 흡수한 박테리아만이 생존하여 질병에 신호를 보내거나 반응할 수 있음을 의미합니다. Acinetobacter baylyi 박테리아는 대장암 세포 덩어리를 둘러싸고 있습니다. 접시에서 볼 수 있듯이 Acinetobacter baylyi(녹색) 박테리아는 대장암 세포 덩어리를 둘러싸고 있습니다. (이미지 : 조세핀 라이트) 새로운 연구는 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)과 관련된 이전 아이디어에 기반을 두고 있다. 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)은 유기체가 전통적인 부모에서 자손으로 유전되는 것과는 다른 방식으로 유전 물질을 서로 이동시키기 위해 사용하는 기술이다. 수평적 유전자 전달은 박테리아에서 박테리아로 널리 알려져 있지만, 연구진은 이 개념을 포유류 종양과 인간 세포에서 박테리아로 적용하려는 목표를 달성했습니다. “현미경으로 종양 DNA를 흡수한 박테리아를 봤을 때 정말 놀랐습니다. 종양이 있는 쥐는 항생제 플레이트에서 성장할 수 있는 능력을 획득한 녹색 박테리아 콜로니를 성장시켰습니다.”라고 Wright는 말했습니다. 연구자들은 이제 인간의 암과 감염을 탐지하고 치료하기 위해 새로운 회로와 다양한 유형의 박테리아를 사용하여 박테리아 바이오센서 전략을 적용하고 있습니다. 우즈는 “박테리아의 흐름에 잠겨 대장암의 진행을 돕거나 방해할 수 있는 종양인 대장암을 예방하기 위해 박테리아를 조작할 수 있는 잠재력이 매우 크다”고 말했습니다. 이번 연구에 참여하지 않은 컬럼비아대 싯다르타 무케르지 부교수는 “향후 질병은 알약이 아닌 세포에 의해 치료되고 예방될 것”이라고 말했다. 장내 DNA를 탐지할 수 있는 살아있는 박테리아는 위장암과 기타 여러 암을 찾아 파괴하는 파수꾼 역할을 할 수 있는 엄청난 기회입니다.” 새로운 발명에는 추가 개발과 개선이 필요하지만 UC San Diego의 합성 생물학 팀은 고급 바이오센서 전략을 계속해서 최적화하고 있다고 UC San Diego 분자 생물학과, Shu Chien-Gene Lay 생명공학과 및 합성 생물학 연구소. “아무도 대장암으로 죽을 필요가 없는 미래가 있을 것입니다”라고 Worthley는 믿습니다. "우리는 이 연구가 이 목표를 추구하는 생명공학자, 과학자, 그리고 미래에는 임상의에게 유용할 수 있기를 바랍니다."

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