Тема:

Синтетическая биология 1 месяц назад

Краснеющие дрожжи помогут диагностировать грибковые заболевания

Профессор Вирджиния Корниш (справа) и её коллеги с культурой модифицированных дрожжей.
Фото Columbia University.

Многочисленные виды патогенных грибков представляют глобальную угрозу для здоровья человека и животных, сельского хозяйства и безопасности пищевых продуктов. Более миллиарда человек ежегодно страдает от грибковых заболеваний кожи и ногтей, глубоких микозов, молочницы и лишая. Одновременно другие виды поражают кукурузу, пшеницу и прочие важные растительные культуры.

Исследователи из Колумбийского университета разработали простой и невероятно дешёвый метод, который позволяет быстро обнаружить патогенный грибок в полевых условиях без использования сложного лабораторного оборудования. И помогают им в этом обыкновенные пекарские дрожжи, которые повсеместно используются для изготовления хлеба и пива.

Большинство современных тестов, используемых для выявления грибковых заболеваний, основано на антителах, которые помогают идентифицировать вид грибка по его генам. Но такой анализ можно проводить только в специально оборудованной лаборатории, которая не всегда находится поблизости. Поэтому синтетический биолог Вирджиния Корниш (Virginia Cornish) и её коллеги решили разработать альтернативный экспресс-тест, который может долго храниться без охлаждения и быстро обнаруживать разные виды грибков прямо на месте.

Учёные проводили эксперименты с пекарскими дрожжами Saccharomyces cerevisiae, которые, как и многие другие грибки, имеют на поверхности клеток рецепторы для обнаружения феромонов, испускаемых другими дрожжами для полового размножения. С помощью методов генной инженерии они пересадили дрожжам ген, отвечающий за аналогичный рецептор у грибка Candida albicans, более известного как "молочница". Кроме того, команда добавила ген, кодирующий красный пигмент ликопин, который в изобилии содержится в помидорах. При этом исследователи сделали так, что пигмент начинал вырабатываться только после того, как рецептор улавливал сигнальные молекулы патогенного грибка.

В результате, когда модифицированные дрожжи соприкасались со средой, содержащей клетки молочницы, они начинали краснеть. При этом разница в цвете по сравнению с обычными пекарскими дрожжами была заметна уже через три часа.

Корниш не собиралась останавливаться на достигнутом и решила проверить, можно ли использовать новый метод для обнаружения других патогенов. Очень быстро команда обнаружила, что, используя гены рецептора самых разных грибков, можно легко настраивать дрожжи на поиск новых видов. Вскоре они создали штаммы для обнаружения ещё десяти распространённых грибков, ответственных за заболевания человека и растений.

Чтобы сделать сенсор более удобным в использовании, исследователи нанесли живую культуру дрожжей на бумажный щуп, который достаточно опустить в воду, мочу или кровь для получения результатов. В таком виде дрожжи остаются живыми при комнатной температуре на протяжении 38 недель.

"Стоимость одного теста с помощью нашего биосенсора составляет менее цента, при этом он прост в использовании и не требует холодильных установок, – говорит Корниш. – Это может благотворно повлиять на сельское хозяйство и здравоохранение, особенно в развивающихся странах, где такие методы анализа особенно необходимы".

Стоит отметить, что анализатор пока не готов для использования в реальных условиях, так как в первых тестах учёные брали достаточно высокие концентрации грибка, которые редко встречаются в настоящих пробах. Но команда продолжает испытания и надеется реализовать своё изобретение.

Подробные результаты исследования были опубликованы в издании Science Advance.

Ранее и другие учёные сообщали о разработке простого бумажного теста с длительным сроком хранения, с помощью которого можно выявить малярию, рак и некоторые другие заболевания.

 

Сегодня

Полураспад Европы

Полураспад Европы

6 часов назад