Бактерия-Франкенштейн, созданная в Израиле, обнаружит химикаты и токсины

Как выяснилось, половина микробного населения кишечника всё ещё остаётся загадкой для науки.

Как выяснилось, половина микробного населения кишечника всё ещё остаётся загадкой для науки.
Иллюстрация Centers for Disease Control and Prevention.

Дизайн чипа FlashLab.

Дизайн чипа FlashLab.
Иллюстрация Technion.

Команда израильских студентов-биологов, завоевавшая первый приз конкурса iGEM.

Команда израильских студентов-биологов, завоевавшая первый приз конкурса iGEM.
Фото Technion.

Как выяснилось, половина микробного населения кишечника всё ещё остаётся загадкой для науки.
Дизайн чипа FlashLab.
Команда израильских студентов-биологов, завоевавшая первый приз конкурса iGEM.
Израильские студенты создали из кишечной палочки бактерию-Франкенштейна, способную обнаружить опасные вещества. Новые возможности синтетической биологии пригодятся в судебно-медицинской экспертизе.

Бактерия, ответственная за тяжёлые пищевые отравления и болезни, оказалась не такой "злой".

Студенты из Института Технион в Хайфе (Technion) предложили использовать бактерию Escherichia coli, больше известную как кишечная палочка, для проверки веществ на токсичность. Проект под названием Flash Lab удостоился первого приза в Конкурсе по синтетической биологии iGEM, который проводится под эгидой Массачусетского технологического института.

Как и многие другие бактерии, кишечная палочка имеет хвостовидный отросток, который помогает ей перемещаться в жидкой среде. Именно он отвечает за процесс, известный в биологии как хемотаксис – когда микроорганизм двигается к веществам, которые ему "нравятся" (питательным, к примеру, сахарам и аминокислотам), и "убегает" от вредоносных (это могут быть жирные кислоты или спирты).

Команда из израильского вуза использовала этот природный механизм для обнаружения токсичных веществ.

Чувствительность бактерии обеспечивают белки под названием хеморецепторы – они собирают информацию об окружающей среде и реагируют на воздействие обнаруженных химических веществ. Однако список тех веществ, которые могут выявить хеморецепторы, достаточно небольшой.

Чтобы расширить его, молодые учёные смоделировали "рецепторного Франкенштейна", объединив половину белков E. coli и гены другой бактерии из рода псевдомонад (Pseudomonas, самый известный представитель рода – синегнойная палочка).

Затем они с помощью компьютерного алгоритма под названием Rosetta (не путать с легендарным зондом) с нуля воссоздали изменённый рецептор, объединяющий функции, присутствующие у кишечной палочки и псевдомонад. Полученный чип FlashLab позволил контролировать движение бактерий и отслеживать реакции на токсичные соединения. В частности, рецептор отреагировал на антигистаминный препарат, в то время как бактерия E. coli сама по себе на такое не способна.

Команда израильских студентов-биологов, завоевавшая первый приз конкурса iGEM.
Фото Technion.

Получается, что теперь обнаружить токсин или какое-то химическое соединение можно быстрее и эффективнее: достаточно поместить чип в нужное вещество и проверить реакцию. Принцип действия биологи сравнивают с работой теста на беременность, только реагирует их чип не на гормоны.

По словам наставника команды профессора Роее Амита (Roee Amit), FlashLab способен в течение получаса обнаружить тяжёлые металлы, органические растворители и другие вещества, а одной из сфер применения может стать судебно-медицинская экспертиза.

Подробнее о работе израильских студентов рассказывается на сайте конкурса. К слову, команда биологов из Техниона становится победителем iGEM уже третий год подряд, а их коллеги-компьютерщики ранее научили компьютерную программу предсказывать новости, а робота-садовода – считать яблоки на деревьях даже в тёмное время суток.