使用轉(zhuǎn)基因生物(GMOs) - 在自然界中找不到但在實(shí)驗(yàn)室中為其有益特征而開發(fā)的微生物 - 是一個(gè)有爭(zhēng)議的問題。雖然轉(zhuǎn)基因生物可以通過多種方式極大地改善社會(huì) - 例如攻擊患病細(xì)胞，消化污染或增加糧食產(chǎn)量 - 但它們的使用受到數(shù)十年前立法的嚴(yán)格限制，因?yàn)閾?dān)心如果它們逃逸到環(huán)境中會(huì)發(fā)生什么。對(duì)于研究人員而言，了解他們的潛力，制定安全策略以說服立法者安全釋放是非常重要的。

因此，廣島大學(xué)教授Ryuichi Hirota和Akio Kuroda教授開發(fā)了一種額外安全的亞磷酸鹽生物防護(hù)策略。生物防護(hù)策略 - 用于防止GMO逃逸或擴(kuò)散超出其所需用途的方法，通常采用兩種形式中的一種。一個(gè)是“自殺轉(zhuǎn)換”，釋放的轉(zhuǎn)基因生物在一定時(shí)間后獨(dú)立死亡。另一種是“營養(yǎng)需求”，其中轉(zhuǎn)基因生物被設(shè)計(jì)為在去除營養(yǎng)源時(shí)到期。

新的轉(zhuǎn)基因大腸桿菌細(xì)菌菌株的控制方法采用后者，其簡(jiǎn)單的實(shí)用性可以證明是真正的游戲改變者。它依賴于這樣一個(gè)事實(shí)，即所有生物都需要磷來進(jìn)行大量的生命決定過程，包括能量?jī)?chǔ)存，DNA生成和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。絕大多數(shù)細(xì)菌來源于天然存在的營養(yǎng)磷。

然而，細(xì)菌因其從看似難以置信的來源獲取能量的能力而聞名，而且HU的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種類型，Ralstonia sp。菌株4506，能夠利用非天然存在的亞磷酸鹽 - 投入激動(dòng)人心的可能性。

由于亞磷酸鹽是金屬電鍍行業(yè)的廢物副產(chǎn)品，在自然界中不會(huì)發(fā)生，科學(xué)家可以輕松控制其可用性并確定潛在的轉(zhuǎn)基因生物繁殖。

因此，菌株4506的亞磷酸鹽消化酶被分離并引入大腸桿菌中，由于其多功能性，它被認(rèn)為是轉(zhuǎn)基因世界的典型代表。遺傳編輯還看到了亞磷酸鹽特異性“轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”的產(chǎn)生，以允許這種營養(yǎng)素的攝入。雖然這種改良的大腸桿菌，現(xiàn)在具有亞磷酸鹽咀嚼能力，在HU實(shí)驗(yàn)室中非常新穎，但仍然存在一個(gè)需要克服的主要障礙 - 它仍然具有完整的先天磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，并且可以在非天然存在的情況下同樣存活亞磷酸鹽或天然存在的磷酸鹽。它很容易逃脫和茁壯成長。

由于大腸桿菌有七個(gè)磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 - 用于將磷酸鹽從細(xì)胞膜外轉(zhuǎn)移到內(nèi)部的泵，Hirota教授和黑田教授開始使用遺傳編輯關(guān)閉它們。

當(dāng)測(cè)試得到的轉(zhuǎn)基因生物時(shí)，結(jié)果非常出色。它在亞磷酸鹽培養(yǎng)基中增殖，當(dāng)僅暴露于磷酸鹽時(shí)根本不生長。此外，當(dāng)蓬勃發(fā)展的人口后來被剝奪了他們的亞磷酸鹽，他們的數(shù)量在兩周內(nèi)下降到零 - 從而滿足了“營養(yǎng)需求”生物防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。

然而，科學(xué)家接下來發(fā)現(xiàn)的東西讓他們震驚。即使這種新的GMO在亞磷酸鹽上成功并持續(xù)培養(yǎng)，其人口仍然在兩周后開始暴跌。

令人困惑的是，HU研究人員正在調(diào)查，但這種策略有可能在“營養(yǎng)需求”之上具有“自殺轉(zhuǎn)換”特征。

無論是什么原因，一種極其安全和實(shí)用的生物防護(hù)策略已經(jīng)誕生。僅需9種簡(jiǎn)單的基因編輯，在天然存在的生物體中，基于亞磷酸鹽 - 一種易于獲得的工業(yè)廢物; 它非常節(jié)省成本和時(shí)間。此外，它的簡(jiǎn)單性意味著它可以適應(yīng)其他微生物，使其具有高度通用性。

這些特征與先前涉及合成生物和能源的生物防護(hù)策略形成對(duì)比，需要數(shù)百個(gè)基因編輯，可怕的大量金錢和時(shí)間，并且這些特征非常專業(yè)以致使它們不實(shí)用。

希望這一新戰(zhàn)略能引起相關(guān)政府機(jī)構(gòu)的注意，并說服他們將1980年代的法律與21世紀(jì)的進(jìn)步相結(jié)合。然后，我們可以將轉(zhuǎn)基因生物安全地帶出實(shí)驗(yàn)室，以改善社會(huì)!