Les scientifiques ont converti un tas de microbes en ce qu'ils ont surnommé le "plus petit magnétophone au monde:" En bricolant avec les gènes d'une souche ordinaire de laboratoire deEscherichia coli les bactéries, les chercheurs disent qu'ils ont réussi à inciter les bactéries à non seulement enregistrer leurs interactions avec l'environnement, mais aussi à horodater ces événements.
Ces minuscules "magnétophones" - qui ont été détaillés dans une nouvelle étude publiée le 23 novembre dans la revue Science - peuvent aider à soutenir une nouvelle classe de technologies qui utilisent des cellules bactériennes pour diagnostiquer les maladies ou surveiller les changements dans l'environnement, le tout sans perturber leur environnement. .
"De telles bactéries, avalées par un patient, pourraient être en mesure d'enregistrer les changements qu'elles subissent à travers l'ensemble du tube digestif, donnant une vue sans précédent sur des phénomènes auparavant inaccessibles", auteur principal de l'étude Harris Wang, professeur adjoint au département de biologie des systèmes à Columbia University Medical Center, a déclaré dans un communiqué.
La technologie derrière les magnétophones est l'outil d'édition de gènes populaire, CRISPR. L'outil, qui permet aux scientifiques d'extraire essentiellement des séquences d'ADN et de les remplacer par du matériel génétique spécifique, a été découvert à l'origine dans des bactéries. CRISPR fait partie du système immunitaire de certaines bactéries - il peut copier des extraits d'ADN provenant de virus envahisseurs afin que les générations futures de bactéries puissent reconnaître et repousser les attaques ultérieures.
"Le système est un dispositif de mémoire biologique naturel", a déclaré Wang. "Du point de vue de l'ingénierie, c'est plutôt agréable, car c'est déjà un système qui a été perfectionné au fil de l'évolution pour être vraiment excellent pour stocker des informations."
L'enregistreur microscopique de l'équipe se compose d'une paire de structures porteuses de gènes appelées plasmides. Le premier, un plasmide «temporel», marque le temps en exprimant certaines molécules d'ADN, appelées nucléotides, dans la région CRISPR de l'ADN de la bactérie. L'autre plasmide est modifié pour créer plus de copies de lui-même, mais uniquement en réponse à un signal externe. Le résultat est un patchwork de séquences d'arrière-plan qui enregistrent le temps et des séquences de signaux qui sont insérées en réponse aux changements dans l'environnement de la cellule.
Si cela semble compliqué, pensez-y comme ceci: Le plasmide temporel imprime un "A" à des intervalles de temps espacés. S'il n'y a pas de «signal externe», les scientifiques ne verraient que cette chaîne de A. Mais si le deuxième plasmide est activé par un signal externe, il insérera son tampon dans la chaîne de A. En fonction de l'endroit dans cette chaîne où apparaît le deuxième tampon des plasmides, les scientifiques peuvent déduire quand le signal externe a eu lieu. Comme les bandes de données sur une bande magnétique, les scientifiques peuvent analyser cela plus en détail à l'aide d'outils de calcul.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont montré que le système peut enregistrer au moins trois signaux simultanés pendant plusieurs jours. La prochaine étape consiste à réduire les cibles.
"Maintenant, nous prévoyons d'examiner différents marqueurs qui pourraient être modifiés par des changements dans les états naturels ou pathologiques, dans le système gastro-intestinal ou ailleurs", a déclaré Wang.
