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新的基因工程策略使人造DNA變得不可見

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2020-01-08瀏覽次數:1456

細菌無處不在。它們生活在土壤和水中,皮膚和身體中。有些是致病的,這意味著它們可能導致疾病或感染。為了設計有效的病原體治療方法,研究人員需要知道哪些特定基因是致病原因。

科學家可以通過基因工程識別致病基因。這涉及將人工DNA添加到細菌細胞中。然而,問題在于細菌已經進化出復雜的防御系統以防止外來入侵者 - 特別是外來的DNA。目前的基因工程方法通常將人工DNA偽裝成細菌DNA以防止這些防御,但該過程需要高度特異性的修改并且昂貴且耗時。

在最近發表在“美國國家科學院院刊”上的一篇論文中,克里斯托弗約翰斯頓博士和他在Forsyth研究所的同事描述了一種通過制造細菌不可見的人工DNA來制造細菌的過程。基因工程新技術。理論上,這種方法幾乎可以應用于任何類型的細菌。

約翰斯頓是弗雷德哈欽森癌癥研究中心疫苗和傳染病科的研究員,也是該論文的主要作者。他說,當一個細菌細胞檢測到它已被外來DNA穿透時,它會迅速摧毀入侵者。細菌一直受到病毒攻擊的威脅,因此他們已經開發出非常有效的防御措施來抵御這些威脅。

約翰斯頓解釋說,問題在于,當科學家想要將人工DNA放入細菌中時,它們面臨著相同的防御系統,以保護細菌免受病毒侵害。

為了克服這一障礙,科學家們已經添加了特定的修改來覆蓋人工DNA并誘導細菌將入侵者視為他們自己DNA的一部分。這種方法有時是可行的,但可能需要相當多的時間和資源。

約翰斯頓的策略是不同的。他沒有為人工DNA添加偽裝,而是刪除了一種稱為基序的基因序列的特定成分。細菌防御系統需要這個主題來識別外來DNA并有效地進行反擊。通過去除基序,人工DNA變得對細菌的防御系統基本上不可見。

“想象一下像干船塢中的敵人潛艇那樣的細菌,以及為你的士兵提供的人工遺傳工具,你需要為特定的任務進入潛艇。目前的做法就像把間諜偽裝成一名敵方士兵,讓他們去每個人在門口,守衛被允許檢查他們的憑據,如果一切順利,他們就在那里,“約翰斯頓說。”我們的方法是讓士兵看不見,讓他們直接穿過大門,完全避開后衛。“

與現有技術相比,這種新方法需要更少的時間和更少的資源。在這項研究中,約翰斯頓使用金黃色葡萄球菌作為模型,但他的潛在策略可以用于潛入這些主要的防御系統,這些系統存在于今天已知的80%至90%的細菌中。

這種新的基因工程工具為以前未開發的細菌研究開辟了可能性。約翰斯頓解釋說,由于科學家的時間和資源有限,他們傾向于使用已被破壞的細菌。使用這種新工具,解決細菌DNA的主要障礙已經解決,研究人員可以使用這種方法設計更多臨床相關的細菌。

“細菌是我們星球背后的驅動力,”該論文的共同作者,Forsyth研究所的高級研究員Gary Borisy博士說。 “設計細菌的能力對醫學,農業,化學工業和環境產生了深遠的影響。”

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