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      定制的DNA可用作傳感器探針
      
			
      
				2019-04-19 11:29:23
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      研究人員認(rèn)為，DNA - 存儲生命信息的分子 - 有朝一日可以用作一種傳感器，根據(jù)周圍環(huán)境記錄信息。合成DNA(不是在生物體中產(chǎn)生，不包含物種的遺傳信息)已被用于存儲數(shù)據(jù)，作為一種生物硬盤驅(qū)動器。
      

      定制的DNA可用作傳感器探針
      

      但現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員Weixin Tang和David Liu說，他們的CAMERA系統(tǒng)(CRISPR介導(dǎo)的模擬多事件記錄儀器的首字母縮寫)使細(xì)菌能夠記錄周圍的環(huán)境。
      

      微生物能夠在其DNA中感知和記錄其附近是否存在陽光，抗生素或營養(yǎng)素。
      

      該系統(tǒng)有兩種變化。
      

      CAMERA 1通過改變細(xì)菌內(nèi)兩個小圓形DNA片段(稱為質(zhì)粒)的比例來記錄外部分子的存在和強度。這允許您確定微生物是否感知外部分子，多少和多長時間。
      

      CAMERA 2更先進并通過DNA編輯進行記錄(想象相當(dāng)于刻錄DVD，但在基因組上)。
      

      兩個系統(tǒng)都可以保持信息記錄穩(wěn)定幾個小時。作為一種真正的錄音設(shè)備，它具有“重置”功能，可以清除信息并為另一次錄制設(shè)置系統(tǒng)。
      

      這個怎么運作
      

      音頻或視頻錄像機實際上可以翻譯信息。光子和聲波的組成和復(fù)雜性以可能存儲的方式轉(zhuǎn)換。然后，讀取設(shè)備檢索該信息。
      

      相同的原則適用于以DNA格式記錄，在這種情況下，有兩種技術(shù)可以實現(xiàn)這一點。
      

      第一個是CRISPR / Cas9，一種基因編輯工具。CRISPR可以非常精確地靶向DNA序列。在CAMERA 1中，CRISPR通過分解這兩個圓形DNA片段中的一個來改變它們的比例。
      

      CAMERA 2使用CRISPR對原始DNA序列進行微小改變。當(dāng)目標(biāo)分子處于環(huán)境中時，它使細(xì)胞以受控方式產(chǎn)生CRISPR。通過這種方式，結(jié)果是精確的并且與外部線索緊密相關(guān)。
      

      第二種技術(shù)是DNA測序，特別是下一代測序。記錄的信息需要檢索和分析。
      

      這可能聽起來很簡單，但請記住，我們需要檢測細(xì)菌基因組中幾百萬個字母中的一個或兩個字母中的一些變化。
      

      下一代測序允許以非常高的速度和非常高的準(zhǔn)確度讀取DNA。更重要的是，它使讀取DNA的成本下降，使常規(guī)測序應(yīng)用在經(jīng)濟上可行。
      

      我們可以用它做什么?
      

      與電流傳感器相比，這種系統(tǒng)具有優(yōu)點。
      

      基礎(chǔ)研究的應(yīng)用是顯而易見的。記錄裝置可以存儲關(guān)于細(xì)胞歷史的信息，并告訴我們，例如，病原體何時開始產(chǎn)生毒素，或者當(dāng)細(xì)胞中的營養(yǎng)素低時。
      

      為了回答目前的這些問題，我們需要使用需要持續(xù)監(jiān)測的報告基因，或昂貴的侵入性代謝組學(xué)技術(shù)。
      

      最大的應(yīng)用潛力在于微傳感器。專門的細(xì)胞可以監(jiān)測不同化合物的濃度。
      

      當(dāng)前化學(xué)/電子傳感器的優(yōu)點在于生物系統(tǒng)在監(jiān)測和高精度地對許多化合物起反應(yīng)方面更通用。由于成功的記錄儀只需要幾個分子，生物傳感器的尺寸可以更小，同時記錄多個信號。
      

      下一個突破
      

      在我看來，該技術(shù)的真正突破將是開發(fā)無細(xì)胞DNA記錄儀。
      

      在單元格中記錄將記錄環(huán)境限制為可以使細(xì)胞生長的環(huán)境。僅含有傳感分子和DNA記錄裝置的無細(xì)胞系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。
      

      信息將更容易獲取和評估，因為它不會埋沒在生物體的基因組中。系統(tǒng)將更簡單，因此更容易校準(zhǔn)和優(yōu)化。此外，污染的風(fēng)險會降低，因為它不含有活生物體，而且它依賴于完全合成的DNA。
      

      合成生物學(xué)有望徹底改變生物研究和應(yīng)用。由于讀取和寫入DNA的成本降低，這些發(fā)展成為可能。
      

      我期待這種基本生命分子的創(chuàng)造性使用越來越多，以及我們?nèi)粘Ｉ钪辛钊伺d奮的應(yīng)用。
      
			

			
        
      
			
      
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