Радуга в горшке
Новые достижения синтетической биологии
С 31 октября по 2 ноября в Массачусетском технологическом институте проводился очередной ежегодный международный студенческий конкурс по проектам синтетической биологии International Genetically Engineered Machine Jamboree (iGEM).
Для участия в этом соревновании студенческие команды со всего мира путем комбинирования фрагментов ДНК – «деталей биологического конструктора» создают микроорганизмы, запрограммированные на выполнение полезных функций, например, выработку лекарственных препаратов или выявление токсинов. Каждый год «детали», использованные для создания участвовавших в соревновании микроорганизмов, помещаются в биологическую библиотеку, доступную для участников последующих соревнований. По словам одного из организаторов iGEM Тома Найта (Tom Knight), основная идея состоит в создании обширной библиотеки таких деталей для создания сложных генетических конструкций, пригодных для встраивания в живые бактериальные клетки.
В прошлые годы в соревнованиях участвовали дрожжи, продуцирующие пиво с полезными свойствами красного вина; издающая приятный аромат Esherihia coli (как эти бактерии, часто используемые в качестве экспериментального организма, пахнут без генной инженерии, нетрудно догадаться по их русскому названию «кишечная палочка»); и различные бактерии-пробиотики, борющиеся с кариесом и непереносимостью лактозы, а также способные синтезировать витамины.
Среди финалистов этого года были «GluColi» – бактерии, синтезирующие клей нового поколения, – и биологический аналог жидкокристаллического дисплея, состоящий из дрожжей. Однако наибольший резонанс вызвали бактерии, способные менять свой цвет в зависимости от концентрации содержащегося в среде токсина. Эта разработка получила не только главный приз конкурса, но и первое место в номинации «Лучший экологический проект».
Представители команды-победителя из Кембриджского университета прибыли на соревнование с чемоданом, полным разноцветных какашек (которые, правда, были предназначены лишь для демонстрационных целей и изготовлены из воска). Содержимое чемодана, или «Скаталог» (Scatalog), как его назвали сами создатели (явно с намеком на слово «скатология»), представляет собой шесть крупных искусственных образцов стула, каждый из которых испещрен крапинками одного из цветов: фиолетового, голубого, зеленого, желтого, оранжевого и розового.
Хозяева чемодана – молодые дизайнеры, помогающие кембриджской команде биологов, – объяснили, что Скаталог является наглядной демонстрацией потенциальных возможностей метода диагностики, основанного на использовании генетически модифицированной кишечной палочки, способной менять цвет в зависимости от количества содержащегося в среде токсина или искомого соединения.
В настоящее время изобретение молодых исследователей представляет собой модифицированную E.coli, которая в присутствии мышьяка меняет цвет на один из вышеперечисленных. Для создания своего детища, названного «Esherihia chromi» молодые исследователи проанализировали базу данных iGEM, содержащую информацию о более чем 3000 биологических деталей. Для получения желтого и оранжевого цветов они выбрали гены каротиноидных ферментов бактерии Pantoea ananatis, вызывающей гниение лука. Ген меланина из генома почвенной бактерии Rhizobium etli обеспечил коричневый цвет, а комплекс генов обитающей в воде и почве Chromobacterium violacein – оттенки фиолетового, зеленого и голубого.
Идея использования таких бактерий очень проста. Человеку надо будет лишь проглотить пару капсул с бактериальным препаратом и через некоторое время, не выходя из дома, получить результат своего анализа. Теоретически, таким незамысловатым способом можно выявлять не только токсины, но и маркеры различных заболеваний пищеварительного тракта, в том числе рака. Разработка подобных тест-систем требует решения целого ряда сложных проблем, в том числе защиту бактерий-хамелеонов от иммунной системы организма, а также получение одобрения Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) на их применение, однако специалисты считают, что в целом это вполне реально.
Во время проведения iGEM кембриджская команда провела около 20 неформальных презентаций Скаталога, каждая из которых начиналась с взрыва смеха и заканчивалась серьезной дискуссией на тему практического использования достижений синтетической биологии.
Евгения Рябцева, Александр Чубенко
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам iGEM 2009
14.12.2009