Исследование контроля генов становится ключевым фактором для биоинженерии, диагностики заболеваний и экологического мониторинга. Технология нацелена на создание биосенсоров, регулирование производства токсинов и оптимизацию метаболических путей.
Проект возглавляет профессор Лингчунг Ю, доктор философии, специалист в области биомедицинской инженерии и молекулярной генетики и микробиологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology, что подчеркивает их значимость и научную новизну.
Разработанная система ADEPT (Amplification of Dynamic gene Expression by Programmable gene Transfer) вдохновлена механизмами иммунной системы. Система способна усиливать или подавлять генные цепи в ответ на изменения окружающей среды, обеспечивая широкий динамический диапазон регуляции в микробных сообществах.
Основой контроля в ADEPT служат плазмиды – малые кольцевые молекулы ДНК, широко применяемые для конструирования генетических цепей. Несмотря на возможность их легкой модификации и повышения экспрессии генов, нестабильное количество копий плазмид в бактериях зачастую приводит к непоследовательной работе генетических схем.
Система ADEPT решает проблему нестабильности, регулируя поведение плазмид, их передачу и потерю, что обеспечивает стабильную и динамичную экспрессию генов не на уровне отдельных клеток, а по всей микробной популяции. Для достижения этого применяется механизм балансировки с помощью CRISPR-Cas, который одновременно контролирует удаление избыточного ДНК и внедрение новых элементов.
Такая методика предоставляет значительное преимущество по сравнению с традиционными подходами, ориентированными на регуляцию на уровне одиночных клеток. ADEPT снижает скорость потерь плазмид, уменьшает метаболическую нагрузку на клетки-хозяева и позволяет достичь высокой гибкости и масштабируемости в управлении генетическими цепями.
Технология уже успешно протестирована на TTR-биосенсоре, используемом для диагностики воспалительных заболеваний кишечника, демонстрируя потенциал для серьезных биомедицинских применений. Этот подход также открывает возможности для инженерии сложных микробных сообществ, что может найти применение в синтетической биологии и экологическом мониторинге.
«Стабильные генные цепи повышают надёжность биосенсоров, процессов биопроизводства и терапевтических применений», — отмечает Лингчунг Ю. Он добавляет: «ADEPT достигает этого за счет снижения потерь плазмид и уменьшения метаболической нагрузки на клетки-хозяева». По его мнению, «гибкость системы ADEPT открывает перед нами множество возможностей».
Изображение носит иллюстративный характер
Проект возглавляет профессор Лингчунг Ю, доктор философии, специалист в области биомедицинской инженерии и молекулярной генетики и микробиологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology, что подчеркивает их значимость и научную новизну.
Разработанная система ADEPT (Amplification of Dynamic gene Expression by Programmable gene Transfer) вдохновлена механизмами иммунной системы. Система способна усиливать или подавлять генные цепи в ответ на изменения окружающей среды, обеспечивая широкий динамический диапазон регуляции в микробных сообществах.
Основой контроля в ADEPT служат плазмиды – малые кольцевые молекулы ДНК, широко применяемые для конструирования генетических цепей. Несмотря на возможность их легкой модификации и повышения экспрессии генов, нестабильное количество копий плазмид в бактериях зачастую приводит к непоследовательной работе генетических схем.
Система ADEPT решает проблему нестабильности, регулируя поведение плазмид, их передачу и потерю, что обеспечивает стабильную и динамичную экспрессию генов не на уровне отдельных клеток, а по всей микробной популяции. Для достижения этого применяется механизм балансировки с помощью CRISPR-Cas, который одновременно контролирует удаление избыточного ДНК и внедрение новых элементов.
Такая методика предоставляет значительное преимущество по сравнению с традиционными подходами, ориентированными на регуляцию на уровне одиночных клеток. ADEPT снижает скорость потерь плазмид, уменьшает метаболическую нагрузку на клетки-хозяева и позволяет достичь высокой гибкости и масштабируемости в управлении генетическими цепями.
Технология уже успешно протестирована на TTR-биосенсоре, используемом для диагностики воспалительных заболеваний кишечника, демонстрируя потенциал для серьезных биомедицинских применений. Этот подход также открывает возможности для инженерии сложных микробных сообществ, что может найти применение в синтетической биологии и экологическом мониторинге.
«Стабильные генные цепи повышают надёжность биосенсоров, процессов биопроизводства и терапевтических применений», — отмечает Лингчунг Ю. Он добавляет: «ADEPT достигает этого за счет снижения потерь плазмид и уменьшения метаболической нагрузки на клетки-хозяева». По его мнению, «гибкость системы ADEPT открывает перед нами множество возможностей».
