科学家为工程细菌开发“杀死交换机”

为了防止转基因细菌逃脱进入更广泛的环境，麻省理工学院研究人员已经开发了两个所谓的“杀戮交换机”的形式制定了保障措施，他们称之为“死人”和“密码”。这些杀灭交换机可以在没有某些化学物质的情况下导致合成细菌死亡。

许多研究团队正在开发遗传修饰的细菌，可以一天围绕人体的部分地区，诊断甚至治疗感染。该错误也可用于监测河流中的毒素或改善作物施肥。

然而，在这种细菌可以安全地放松之前，科学家需要找到一种方法来防止他们逃到更广泛的环境，在那里他们可能会成长并造成伤害。

为此，MIT的研究人员，广泛的麻省理工学院和哈佛大学，哈佛大学的Wyss学院都以两个所谓的“杀戮开关”的形式制定了保障措施，这可能导致合成细菌在没有存在的情况下死亡某些化学品。

在本周在本周发表的论文中，研究人员描述了他们的两个杀戮交换机，他们称之为“死人”和“密码”。

独立电路

据詹姆斯·科林斯（MIT）生物工程和科学研究所（IMES研究所）医学工程和科学任务科学教授，詹姆斯柯林斯介绍，在过去的一年里，在过去的一年里有许多尝试开展杀戮交换机。 。

这些包括重新编程整个生物体的全部基因组，以确保它需要存在某些氨基酸或其他化学物质以存活，叠加和生长。

然而，这种方法可以是劳动力和资源密集型的，并且可以引入可能使有机体的变化作为柯林斯表示，这种方法可以使生物体不太有用。

“在我们的情况下，我们正在推出独立的电路，可以突然出现任何数量的不同的生物，而无需重新缠绕或改变大部分基因组，以便它能够容纳开关，”他说。

例如，死人开关是需要外部化学物质以防止连续表达毒素杀死细胞的细菌菌株的一部分。

Collins说，该开关由旧列车上的所谓的死亡员制动器进行了激励的旧火车上的所谓的死亡刹车，这是与手柄或踏板保持恒定的接触。

在Collin的实验室上以前的工作构建的系统包括由两个转录因子基因组成的遗传“切换”开关。

开关可以在两个状态之间翻转，其中两个转录因子基因中的任一个接通。研究人员改变了这两个转录因子的表达，导致一种基因的强烈表达和对方的弱表达。

小分子的存在使开关保持在弱状态下，但一旦拆下，开关将翻转到其强状态。Collins说，这台开关被编程为表达各种毒素，只要这种强劲的状态打开。

“如果系统确实通过去除小分子来翻转，它将表达毒素，以非常高的水平，然后可以非常迅速迅速地杀掉虫子，”他说。

一个蜂窝逻辑门

相反，密码开关与逻辑门相同，因为它需要多种化学输入的特定组合，以使遗传修饰的细菌能够存活和增殖。

该交换机由一组模块化转录因子组成，其含有用于感测小分子的单独结构域 - 输入 - 以及用于调节基因表达。通过混合和匹配这些功能结构域，研究人员能够构建杂化转录因子，其中不同的小分子输入与基因表达的特定启动子的控制联系起来。

如果转录因子检测到环境中存在的右组合存在，则细菌将存活。但是，如果输入信号的正确组合不存在，交换机将杀死该错误，根据纸张的领先作者Chan，这是一个Collin的实验室的邮局。

“如果任何所需的输入不正确，那么错误会死亡，”他说。

通过使用不同的转录因子，研究人员可以改变细胞生存所需的小分子的密码组合。陈说，以这种方式，可以很容易地改变交换机以满足不同应用的需求。

“它使我们的生物未被系统更灵活，因此您可以在更广泛的应用程序中应用密码系统。”

陈说，交换机还可用于保护公司的知识产权。

“想象一下，你拥有一定的错误，你不希望你的竞争对手使用它。然后，您可以包含此设备，以便只有知道密码的人只能使用您的错误，“他说。

他说，即使以某种方式设法掌握掌握密码，研究人员也可以通过使用不同的转录因素来改变它。

扩大

根据耶鲁大学系统生物学研究所的助理教授，在耶鲁大学系统生物学研究所的助理教授的说法，新的保障措施在两个重要方向上进行了两个重要方向的令人兴奋的可能性。

首先，他们在ISAACS说，他们建立了在佩戴物种上使用杀死交换机的可行性。

“他们还将密码交换机扩展到大量的合成分子和转录因子组合，用于许多独特的生物阴性菌株和合成小分子的定制鸡尾酒，”他补充道。

柯林斯说，在大肠杆菌成功地测试了两次杀戮交换机，现在希望将它们纳入生活诊断或治疗工具中，旨在瞄准各种细菌感染。

出版物：克莱门特T Y CHAN等，“死人”和“密码”微生物杀死细菌遏制，“自然化学生物学”，2015; DOI：10.1038 / Nchembio.1979