Erster genetischer Kippsch alter, entwickelt an der Boston University

Erster genetischer Kippsch alter, entwickelt an der Boston University
Erster genetischer Kippsch alter, entwickelt an der Boston University
Anonim

Ein/Aus-Sch alter verspricht Biotechnologie, Bioinformatik und Gentherapie

(Boston, Mass.) - Der allererste "genetische Kippsch alter", der zur Steuerung der Aktivität von Genen entwickelt wurde, wurde kürzlich von Wissenschaftlern des Center for BioDynamics (CBD) und des Department of Biomedical Engineering der Boston University entwickelt. Bei der Arbeit mit dem Bakterium Escherichia coli gelang es den Forschern, die Expression von Genen erfolgreich zwischen stabilen Ein- und Aus-Zuständen umzusch alten, indem sie einen kurzen chemischen oder Temperaturreiz ausübten. Über die Arbeit wird in der Ausgabe von Nature vom 20. Januar berichtet.

"Regulatorische Sch altkreise, die sowohl in der Ein- als auch in der Aus-Position stabil sind, existieren natürlicherweise in einigen sehr spezialisierten genetischen Systemen", sagt James J. Collins, Direktor von CBD und Co-Autor, "aber dies ist das erste Mal, dass irgendjemand ist es gelungen, einen synthetischen bistabilen Ein-/Aus-Sch alter zu schaffen, um die Expression eines Gens zu steuern – ein Sch alter, der auf eine Vielzahl von Genen in vielen verschiedenen Organismen, einschließlich menschlicher Zellen, verallgemeinert werden kann."

Der Toggle repräsentiert auch die Kerntechnologie für zusätzliche genetische Kontrollgeräte. „Kleine Modifikationen am Sch alter können vorgenommen werden, um einen genetischen Sensor mit einem einstellbaren Schwellenwert herzustellen – ein System, in dem Gene aktiviert oder unterdrückt werden, wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird“, bemerkt Timothy S. Gardner, ein Ph.D. Kandidat in Biomedizintechnik und Hauptautor der Studie. „Dieser Sensortyp wäre beispielsweise bei der Kontrolle von Diabetes nützlich, indem er automatisch die Insulinsynthese aktiviert, wenn der Blutzucker einen bestimmten Wert erreicht." Ein solches System hat auch potenzielle Anwendungen beim Nachweis biologischer Kampfstoffe - indem es die körpereigenen Zellen in Sensoren verwandelt, die das Individuum auf das Vorhandensein gefährlicher Substanzen aufmerksam machen, und sogar die Produktion eines Gegenmittels auslöst.

Darüber hinaus kann der Kippsch alter selbst als künstliche zelluläre Speichereinheit fungieren, die Grundlage des Cell-based Computing. "Seit dem visionären Vorschlag von Richard Feynman im Jahr 1959, submikroskopische Geräte zu konstruieren, hat das Konzept der Robotik im Nanomaßstab die Fantasie der Forscher beflügelt", sagt Gardner. „In den letzten Jahren wurde diese Möglichkeit häufig mit mikroelektromechanischen Geräten identifiziert. Wir schlagen vor, dass die Robotik im Nanomaßstab eine ‚feuchtere‘Form annehmen könnte, nämlich eine lebende Zelle. Letztendlich stellen wir uns die Kombination von genetischen Sch altern, genetischen Sensoren und sequentieller Expression vor Netzwerke und andere Geräte in ein "Genetic Applet" - ein in sich geschlossenes und vollständig programmierbares genetisches Netzwerk zur Steuerung der Zellfunktion."

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