带有杀灭开关的基因工程微生物
他的研究发表在2月3日的《自然通讯》杂志上。
莫恩的实验室以一种只有工程师才能理解的方式了解微生物,即由传感器、电路和驱动器组成的系统。这些组成部分可以让微生物感知周围的世界,解读世界,然后根据解读做出反应。
在某些情况下,促动器可能通过向特定蛋白质移动或攻击外来入侵者来对信息起作用。莫恩正在开发一种执行器,这种执行器违背了数百万年来有利于自我保护的进化,而是要求执行器告诉微生物自我毁灭。
“消灭开关激活器”是为了平息人们对转基因微生物可能进入环境的焦虑。到目前为止,他已经开发出了几种方法:例如,一种方法可以使微生物在周围环境达到一定温度时自我毁灭。
“但之前的工作要么是基础水平的激活过高,要么是过低,”每当他解决了这个问题,“细菌就会变异。”在实验中,这意味着在死亡开关打开后,有太多的微生物存活下来。
此外,在某些情况下,杀死开关可能几天都不会触发。这段额外的时间意味着微生物有更多的变异机会,可能会影响开关的工作能力。
例如,莫恩有意开发基因工程微生物来食用塑料,作为处理有害垃圾的一种方式。“但我们不知道我们需要多少天来保持这些微生物的稳定,直到它们清理完我们的环境。这可能需要几天,也可能需要几周,因为我们有这么多垃圾。”
为了克服这些障碍,研究人员在微生物DNA中插入了多个死亡开关——最多四个。结果是:在实验过程中,十亿种微生物中,只有一种或没有一种能够存活。
在实验过程中,研究人员每天测试这些微生物。这些开关保持了28天的功能。
“这是有史以来开发的最好的‘死亡开关’”。
这些实验也在小鼠身上做过,但展望未来,莫恩想要建立微生物的“死亡开关”,可以用于土壤中——或许可以杀死对作物致命的病原体——甚至可以用于人类肠道中治疗疾病。
最终的结果是让微生物做我们想做的事,然后消失。他认为这些微生物可以用来解决一系列全球问题。“细菌可能看起来很蠢,”他说,“但只要我们教得好,它们也可以非常聪明。”
Journal Reference:
Austin G. Rottinghaus, Aura Ferreiro, Skye R. S. Fishbein, Gautam Dantas, Tae Seok Moon. Genetically stable CRISpR-based kill switches for engineered microbes. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-28163-5