Il lavoro, segnalato negli atti del 3 luglio dell'Accademia delle Scienze nazionale, aiuta la biologia sintetica della volta da una scienza astratta ad una che ha dimostrato le applicazioni pratiche. “I nostri risultati mostrano che possiamo fare le cose semplici con biologia sintetica che hanno risultati potenzialmente utili,„ diciamo primo Timothy la LU autore, un allievo di laurea nella divisione Harvard-MIT delle scienze di salute e la tecnologia.
I biofilms batterici possono formarsi quasi dovunque, anche sui vostri denti se non spazzolate per un giorno o due. Quando si accumulano in duro per raggiungere i posti quali le parti interne delle macchine di trasformazione dei prodotti alimentari o cateteri medici, tuttavia, si trasformano in in fonti di infezione persistenti.
Questi batteri espellono vari proteine, polisaccaridi ed acidi nucleici che insieme ad altri materiali d'accumulazione formano una tabella extracellulare, o nelle parole della LU, “uno strato viscoso,„ che incassa i batteri. I rimedi tradizionali quali gli antibiotici non sono efficaci su questi biofilms batterici come sono sui batteri digalleggiamento. In alcuni casi, gli antibiotici persino incoraggiano i biofilms batterici a formarsi.
LU ed autore James maggiore Collins, professore di ingegneria biomedica ai BU, scopo per sradicare questi biofilms usando batteriofago, virus molto piccoli che attacano i batteri. Il fago lungamente è stato utilizzato in Europa Orientale ed in Russia per trattare l'infezione.
Affinchè un fago sia efficace contro un biofilm, deve sia attacare lo sforzo dei batteri nella pellicola che degradare la pellicola in se. Recentemente, un gruppo differente di ricercatori ha scoperto parecchi fagi in acque luride che rispondono ad entrambi i test di verifica perché, tra l'altro, trasportano gli enzimi capaci di degradazione della tabella extracellulare dei biofilm. |
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Questa scoperta ha condotto la LU e Collins a considerare i fagi di ingegneria per trasportare gli enzimi con le simili possibilità. Perché? L'individuazione della combinazione naturale buona per un problema di salute industriale o dato è difficile. Il più, “la gente non vuole scavare attraverso acque luride per trovare questi fagi,„ dice la LU.
Così Collins e la LU hanno definito un sistema modulare che permette che gli assistenti tecnici progettino i fagi per designare i biofilms come bersaglio specifici. Come prova del concetto, hanno usato la loro strategia per costruire T7, un fago di coli-specific degli escherichia, per esprimere il dispersin la B (DspB), un enzima conosciuto per disperdere vari biofilms.
Per analizzare il fago costruito T7, la squadra ha coltivato i biofilms di Escherichia coli sulle spine di plastica. Hanno trovato che il loro fago costruito ha eliminato 99.997% delle cellule batteriche del biofilm, un miglioramento da due ordini di grandezza sopra il cugino nonengineered del fago.
La strategia modulare della squadra può essere pensata come a biblioteca “pronta per l'uso„, dice Collins. “La biblioteca potrebbe contenere i fagi differenti che designano la specie o i ceppi come bersaglio differenti dei batteri, principi di ogni disegno relativi usando costruiti per esprimere gli enzimi differenti.„
La generazione deuna tal biblioteca può presto essere fattibile con le nuove tecnologie per la sintetizzazione dei geni rapidamente ed economicamente. “Speriamo durante alcuni anni, esso saremo facili da generare le biblioteche del fago che conosciamo abbiamo una buona probabilità di funzionamento a priori perché sappiamo così tanto circa i loro funzionamenti interni,„ diciamo la LU.
La biologia sintetica inoltre permette di controllare la sincronizzazione di quando un gene è espresso in un organismo. Per esempio, la LU ha inserito i geni di DspB in una posizione precisa nel genoma T7 in modo che il fago lo esprimesse forte durante l'infezione piuttosto che prima o dopo. Tale controllo era possibile perché T7 è stato caratterizzato estremamente bene da altri ricercatori quale il biologo sintetico del MIT ha disegnato Endy, un assistente universitario dell'ingegneria biologica.
Benchè i fagi non siano approvati per uso in esseri umani negli Stati Uniti, recentemente l'approvato dalla FDA un cocktail dei fagi per trattare i monocytogenes di listeria su lunchmeat. Ciò fa determinate domande, quali i prodotti di pulizia che includono i fagi a melma libera nelle piante di trasformazione dei prodotti alimentari, più immediatamente promettenti. Un'altra applicazione potenziale: dei fagi-contenere droga per uso in bestiame in cambio di o congiuntamente agli antibiotici.
Questo lavoro è sostenuto dal Dipartimento per l'energia ed il National Science Foundation. La LU è stata sostenuta da un'amicizia predoctoral dell'istituto medico del Howard Hughes e da un'amicizia medica di fisica di ingegneria medica del TAV.
Scritto da Elizabeth Dougherty, divisione della Harvard-MIT delle scienze e della tecnologia di salute
http://www.mit.edu
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