一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種基于rna的傳感器平臺(tái)，可以調(diào)節(jié)細(xì)菌中的基因表達(dá)。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《高級(jí)科學(xué)》雜志上。

最近，通過(guò)增加體內(nèi)有益微生物來(lái)控制肥胖的概念受到了公眾和媒體的關(guān)注。益生菌是一種有益的微生物，通常存在于腸道和其他器官中，有助于消化食物，吸收營(yíng)養(yǎng)，并產(chǎn)生必需的維生素，如維生素B和維生素K。

此外，它們?cè)谡{(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和減少炎癥方面起著至關(guān)重要的作用。這導(dǎo)致了智能益生菌的概念，其中益生菌與生物傳感器和基因編輯等尖端合成生物技術(shù)相結(jié)合，代表了醫(yī)療保健領(lǐng)域令人興奮的前沿。

智能益生菌技術(shù)最關(guān)鍵的方面在于傳感器。由于生物系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，具有精確的相互作用，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腸道環(huán)境的變化并相應(yīng)地控制微生物的活動(dòng)是必不可少的。然而，包括生物相容性、準(zhǔn)確性和靈敏度在內(nèi)的挑戰(zhàn)限制了這些傳感器中可使用的組件類型，使技術(shù)發(fā)展變得困難。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，金鐘民教授的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于適體的START平臺(tái)技術(shù)。適配體是核酸(DNA或RNA)的短鏈，它們與目標(biāo)分子結(jié)合特異性強(qiáng)，使其成為需要高選擇性的傳感器的理想成分。

當(dāng)適體與靶標(biāo)結(jié)合時(shí)，它會(huì)觸發(fā)適體傳感器的結(jié)構(gòu)變化，如折疊或解繞。該團(tuán)隊(duì)利用這種機(jī)制創(chuàng)建了一個(gè)平臺(tái)，模仿自然生物相互作用，檢測(cè)各種分子，并調(diào)節(jié)基因表達(dá)，就像組裝樂(lè)高積木一樣容易。

在這一基礎(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了能夠檢測(cè)藥物和抗生素(如茶堿和四環(huán)素)以及細(xì)菌產(chǎn)生的特定蛋白質(zhì)(如MS2)的傳感器。

這些傳感器既具有特異性，可以準(zhǔn)確識(shí)別和響應(yīng)目標(biāo)，又具有正交性，即使在多個(gè)傳感器一起使用時(shí)也可以獨(dú)立工作而不受干擾。這允許無(wú)縫監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)各種生物信號(hào)，包括與復(fù)雜遺傳網(wǎng)絡(luò)集成的邏輯電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該團(tuán)隊(duì)的平臺(tái)提供了巨大的工程潛力。該平臺(tái)可以對(duì)傳感器響應(yīng)的靈敏度和強(qiáng)度進(jìn)行可調(diào)控制，而不是簡(jiǎn)單地檢測(cè)目標(biāo)生物分子。值得注意的是，該團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)造出新穎的生物傳感器組件，這些組件遵循簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)規(guī)則，與生物系統(tǒng)中的自然對(duì)應(yīng)物不同。

浦項(xiàng)工科大學(xué)的金鐘民教授說(shuō):“這項(xiàng)研究為合成生物傳感器的開(kāi)發(fā)和微生物遺傳電路的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的可能性。我們將繼續(xù)探索智能益生菌和代謝工程等微生物工程技術(shù)的應(yīng)用?！?/p>

除金教授外，研究人員還包括浦項(xiàng)工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)系博士生金正元、徐敏才、林燁林。