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新的生物防護策略控制著逃生的轉基因生物的傳播

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2020-01-07瀏覽次數:1402

廣島大學(HU)的研究人員已成功開發出轉基因生物或轉基因生物的生物保護策略。他們的新方法可以防止轉基因藍藻在其測試環境之外存活,使他們能夠更安全地研究轉基因生物的影響。他們的研究結果發表在ACS Synthetic Biology上。

生物工程微生物的應用已經出現在許多領域,包括農業和能源生產。例如,工程微藻可以幫助清理煉油廠廢水,并作為生物燃料的來源。然而,與許多其他轉基因生物一樣,工程微藻的安全性尚不確定。

“在某些環境中,工程微生物可能會主宰或攻擊其原生生物,這可能對生物多樣性產生負面影響,”本文的第一作者Ryuichi Hirota說。 Hirota是胡錦濤高等物理研究生院的副教授。 “此外,微藻通常在池塘和其他水體中種植。克服這種風險的一種方法是將生物保護系統應用于微藻。“

生物保護策略旨在防止轉基因生物在特定區域(如實驗室環境之外)的生長。 Hirota對“被動策略”特別感興趣,旨在改變微生物的營養需求。通過設計一種微生物來依賴其家庭環境之外不存在的營養物質,如果它從它逃脫它將無法生存。

在他的情況下,微生物是微藻,營養物是亞磷酸鹽。

亞磷酸鹽的核心是磷,它是生物中的關鍵元素。磷也形成一種叫做磷酸鹽的不同分子,它形成DNA的骨架和細胞內能量貨幣分子ATP。磷酸鹽在自然界中含量豐富。另一方面,亞磷酸鹽不是。

由于一種叫做亞磷酸鹽脫氫酶的酶,少量的微生物可以將亞磷酸鹽代謝成磷酸鹽。雖然有機體需要磷,但由于缺乏這種酶,許多人不能使用亞磷酸鹽。 Hirota使用這種自然發生的過程為大腸桿菌創造了一種生物保護過程。去年,他和他的團隊將亞磷酸鹽脫氫酶基因遺傳編輯成大腸桿菌,并消除了吸收磷酸鹽的能力。

在這項研究中,該團隊將該系統應用于微藻,一種生活在水中的藍藻。與大腸桿菌一樣,微藻具有磷酸鹽轉運過程。然而,停止對磷酸鹽的依賴并將其嚴格轉移到亞磷酸鹽上又邁出了一步:破壞兩種磷酸轉運蛋白基因,而不僅僅是一種。他的團隊非常成功。當它試圖在沒有亞磷酸鹽的情況下生長時,工程微藻的活力迅速降低。

然而,“逃脫的突變體總是可能的,”Hirota說。通過這種方式,他們通過測量依賴亞磷酸鹽的多種微藻菌株來測試其生物保護策略的有效性。在為期三周的時間里,研究小組觀察到零菌落。逃逸頻率比NIH實驗室標準低至少三個數量級,NIH實驗室標準低于每1億個正常細胞一個突變細胞,并且與目前使用的其他藍藻控制策略相當。

評估這種微藻的下一步將是超越培養皿。 “我想在開放但封閉的模型生態系統中進行測試,”Hirota說。也就是說,菌株在人工池塘中進行測試,但仍處于受控環境中。

“轉基因生物的使用是風險和收益的平衡,”他總結道。 “他們有潛力,但與此同時,他們也有健康風險。如果我們沒有任何技術可以讓我們更安全地研究它們,我們別無選擇。我們需要建立這樣一個生物安全系統,以便我們能夠更加負責任地研究轉基因生物。“

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