ニューヨークのコロンビア大学医療センターのハリス・ワン率いる研究者らによる開発は、実際に遺伝ツールとして有名になったシステム、Crispr/Cas に基づいています。しかし、彼らはそれを本来の機能どおりに使用しました。完全な Chrispr/Cas 複合体は、ウイルスによる攻撃から微生物を保護する細菌免疫システムです。細菌ゲノムの「Crispr アーカイブ」では、侵入したウイルスの DNA 断片が収集され、次の世代に受け継がれます。同じウイルスが再度攻撃し、その有害な遺伝物質を細菌の DNA に組み込んだ場合、Crispr/Cas システムはこれらの配列を認識して再び切断できます。
Crispr/Cas が異常に使用される
この DNA 切断機能の特異性により、Crispr/Cas は遺伝学で注目を集めています。培養細胞、実験動物、さらには人間のゲノムの正確な変更が可能です。現在、Crispr/Cas 遺伝子治療を使用してさまざまな疾患を治療するための臨床試験が 12 件以上進行中です。しかし、これらのプロジェクトとは対照的に、Wang 氏と彼の同僚は現在、Crispr/Cas システムのデータ収集能力に焦点を当てています。
この奇妙なレコーダーを構築するために、彼らは 2 つのいわゆるプラスミドを使用しました。これらは細菌細胞内のリング状の遺伝物質キャリアです。彼らは、これら 2 つのプラスミドの 1 つを改変し、外部シグナルに応答して細菌細胞内で自身のコピーをより多く生成できるようにしました。 2 番目のプラスミドは記録要素であり、研究者らはそれに Crispr/Cas システムのレコーダー コンポーネントを装備しました。
細菌がトリガーシグナルに直面すると、最初のプラスミドの一部がレコーダープラスミドに組み込まれ、シグナルに応答して複製します。一方、シグナルがない場合、レコーダープラスミドは代わりにプレースホルダーDNA断片をその記憶要素に組み込むだけであると研究者らは説明する。これにより、タイマーとして機能する一連のプレースホルダー DNA 要素と、信号の結果として作成された DNA 部分が作成されます。データを読み取るには、研究者はレコーダー プラスミドの配列を決定して評価するだけで済みます。
消化管における研究プローブとしての可能性
科学者らは、人間の腸内にも自然に存在する有名な実験用細菌である大腸菌を試験微生物として使用しました。
システムをテストする際、銅、トレハロース、フコースという 3 つの有効成分をシグナル伝達物質として使用しました。このシステムは実際にこれらの物質の存在を記録し、その出現順序をタイムスタンプできることが判明しました。
研究者らが強調しているように、原理的にはさまざまなトリガー物質が考えられる。彼らによれば、これは現在、例えば医療分野などで興味深い応用可能性を提供しているという。「患者が摂取するこのような記録細菌は、消化管全体で経験する変化を記録できる可能性がある。 「このようにして、これまでアクセスできなかった現象について、前例のないビューを提供できる可能性があります」とワン氏は言います。 「私たちは現在、消化器系の自然または病理学的変化によって形成されるさまざまなシグナル伝達物質のシステム適合性を調査することを計画しています」と科学者は発表しました。
