I ricercatori hanno hackerato il sistema immunitario di un batterio trasformandolo in un registratore a nastro molecolare.

Questa tecnologia apre la strada a dispositivi di monitoraggio viventi che potrebbero essere utilizzati nelle diagnosi sanitarie o per analizzare gli inquinanti negli ecosistemi.

Modificato un batterio

Gli scienziati del Columbia University Medical Center negli Stati Uniti hanno modificato il sistema immunitario nel batterio Escherichia coli, sfruttando la sua naturale capacità di ricordare le informazioni genetiche dei virus.

Poche tecnologie meritano il diritto di essere definite rivoluzionarie, ma grazie alla sua relativa semplicità e affidabilità, il sistema molecolare ha già lasciato il segno trasformando il campo dell’ingegneria genetica.

Come funziona?

Lo strumento funziona basandosi su un principio che è stato osservato nei batteri: a quanto risulta, un batterio come l’ E. coli contiene “librerie” di sequenze genetiche che aiutano a identificare i virus invasivi.

Il batterio copia queste librerie su sezioni di RNA che aiutano gli enzimi chiamati Cas a riconoscere rapidamente i genomi virali e a debellarli prima che possano causare danni.

Questo è ciò che rende il sistema incredibilmente utile e, in questo caso, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione alla biblioteca stessa.

Le considerazioni

“Quando pensiamo di registrare segnali ci affidiamo all’elettronica o ad una registrazione audio ma ci siamo chiesti se fosse applicabile anche alle cellule viventi” ha detto l’autore senior dello studio, il biofisico Harris Wang.

Il team ha usato frammenti circolari di DNA chiamati plasmidi come messaggi nella libreria di dati.

Attivando la produzione di messaggi specifici in risposta ad un particolare segnale gli scienziati sono stati in grado di registrare uno specifico cambiamento ambientale.

Per trasformarlo in un dispositivo di registrazione, tuttavia, avrebbero bisogno di memorizzare queste modifiche in una sequenza che potrebbe essere interpretata come una misura del tempo.

È qui che entra in gioco un macchinario rivoluzionario che è stato ottimizzato per rispondere alla quantità di questi plasmidi allineandoli in una sequenza, proprio come un registratore.

Le conclusioni

“Questo approccio consente una registrazione stabile, di più giorni, e una ricostruzione accurata delle informazioni temporali“, hanno scritto i ricercatori nel loro rapporto.

Il team ha chiamato questa tecnologia ” TRACE”.

Nel futuro

Il prossimo passo per TRACE è di rispondere ai biomarcatori della malattia nel sistema digestivo. Con le crescenti ricerche che collegano i microbi intestinali con una varietà di condizioni, dal Parkinson all’affaticamento cronico alla sclerosi multipla, avere strumenti più nitidi per analizzare gli ambienti complessi dentro di noi sarebbe di fondamentale importanza per la prevenzione e la cura di molti disturbi.

“Questi batteri, inghiottiti da un paziente, potrebbero essere in grado di registrare i cambiamenti che sperimentano attraverso l’intero tratto digestivo, offrendo una visione senza precedenti di fenomeni precedentemente inaccessibili“, dice Wang.

Fonte:

http://science.sciencemag.org/content/early/2017/11/20/science.aao0958?rss=1

Credit photo: Wang Lab/Columbia University Medical Center