Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một loạt các bước kỹ thuật di truyền dẫn đến sự phát triển của một cảm biến sinh học của vi khuẩn có khả năng phân biệt mức độ trực quan của kẽm, một vi chất dinh dưỡng quan trọng. Thiếu vi chất, bao gồm cả thiếu kẽm, làm cho hàng trăm ngàn người chết mỗi năm. Một trở ngại chính để phân bổ các nguồn lực khan hiếm điều trị là khả năng đo lường tình trạng vi chất dinh dưỡng trong máu không tốn kém và nhanh chóng, đủ để xác định những người cần điều trị nhất.
Để khắc phục trở ngại này một nhóm các nhà vi sinh vật học phân tử tại Viện Công nghệ Georgia (Atlanta, Mỹ) đã phát triển một phương pháp mới rẻ tiền để sàng lọc vi chất dinh dưỡng, với kẽm. Với mục đích này, các nhà điều tra biến đổi gen một chủng Escherichia coli để sản xuất sắc tố màu khác nhau (violacein, lycopene, và beta-carotene) để đáp ứng với nồng độ kẽm ngoại bào khác nhau. Gen cho các sắc tố được lấy từ các sinh vật khác và được chèn vào E. coli trên plasmid. Các màu đỏ và màu cam, lycopene và beta-carotene, được sản xuất bởi các gen lấy từ Pantoea anantis, một tác nhân gây bệnh thực vật. Màu tím, violacein, đến từ một loại vi khuẩn đất.
Lấy trạng thái màu sắc riêng biệt trong con đường carotenoid yêu cầu kỹ thuật chính xác của sự trao đổi chất ở E.coli để ngăn chặn một phản ứng ở nồng độ kẽm thấp nhưng cho phép phản ứng hoàn toàn ở nồng độ cao hơn, và tất cả dưới sự ràng buộc của những hạn chế điều tiết tự nhiên của vi khuẩn. Một sự kết hợp của liều lượng gen, sau phiên mã, và quy định hậu dịch là cần thiết để cho phép thay đổi màu sắc hiển thị trên phạm vi sinh lý có liên quan đại diện cho một phần nhỏ trong phạm vi năng động phản ứng của bộ điều chỉnh, với xa hơn nữa có thể bằng cách điều chế sẵn có tiền chất. Trong thực tế, một miếng của các vi khuẩn được thiết kế pha trộn với plasma từ một chủ thể con người. Các E. coli đa dòng, sản xuất các màu tương ứng với mức độ kẽm trong mẫu. Tím tương ứng với mức độ nguy hiểm thấp, trong khi màu đỏ chỉ ra mức độ đường biên giới, và mức bình thường màu da cam. Màu sắc là dễ dàng nhìn thấy mà không cần bất kỳ thiết bị điện tử y tế chẩn đoán khác.
"Chúng tôi nghĩ rằng đây chỉ công nghệ đủ để đáp ứng nhu cầu", tiến sĩ Mark Styczynski, trợ lý giáo sư hóa học và kỹ thuật sinh học phân tử tại Viện Công nghệ Georgia cho biết. "Thông tin chúng tôi có thể cung cấp có thể một ngày nào đó giúp đỡ dịch tễ học dinh dưỡng và các tổ chức phi chính phủ xác định các quần thể của những người mà có thể cần can thiệp để giải quyết sự thiếu hụt dinh dưỡng." "Ý tưởng chung của sinh học cảm biến chắc chắn là không, nhưng chúng tôi đã thực hiện các bước của việc phát triển một hệ thống mà không cần thiết bị trong lĩnh vực này", tiến sĩ Styczynski nói. "Chúng tôi tin rằng điều này sẽ làm việc tốt trong các khu vực có tài nguyên thấp. Đây là một nguyên tắc bằng chứng thuyết phục, và chúng tôi hy vọng sẽ bắt đầu các khía cạnh tịnh tiến của hệ thống này dựa trên những gì chúng tôi đã thể hiện. Đó là vấn đề hiện nay cho một cái gì đó mà cuối cùng sẽ có ích. "
Thử nghiệm mới cho thiếu kẽm đã được mô tả trong một bài báo được công bố trên số ra tháng 9 năm 2015 của tạp chí Metabolic Engineering.
Dịch: Thành Vũ
Nguồn:http://www.biotechdaily.com