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      新的生物防護(hù)策略控制著逃生的轉(zhuǎn)基因生物的傳播
      
			
      
				2019-01-27 12:34:14
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      廣島大學(xué)(HU)研究人員成功開發(fā)了轉(zhuǎn)基因生物或轉(zhuǎn)基因生物的生物防護(hù)策略。他們的新方法可以防止轉(zhuǎn)基因藍(lán)藻在其測試環(huán)境之外存活，從而能夠更安全地研究轉(zhuǎn)基因生物的影響。他們的研究結(jié)果發(fā)表在ACS Synthetic Biology上。
      

      生物工程微生物的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)在許多領(lǐng)域，包括農(nóng)業(yè)和能源生產(chǎn)。例如，工程微藻可以幫助清理煉油廠廢水，并作為生物燃料的來源。然而，與許多其他轉(zhuǎn)基因生物一樣，工程微藻的安全性尚不確定。
      

      “工程微生物可能在一些環(huán)境中占主導(dǎo)地位或攻擊其本土的有機(jī)體，這可能會(huì)對生物多樣性產(chǎn)生負(fù)面影響，”Ryuichi Hirota說，他是本文的主要作者。Hirota是胡錦濤高等物理研究生院的副教授。“此外，微藻通常在池塘和其他水體中培養(yǎng)。對于克服這種風(fēng)險(xiǎn)，一種策略是在微藻中應(yīng)用生物防護(hù)系統(tǒng)。”
      

      生物防護(hù)策略旨在阻止特定區(qū)域的轉(zhuǎn)基因生物生長，如實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外。Hirota對“被動(dòng)策略”特別感興趣，其目的是改變微生物的營養(yǎng)需求。通過將微生物設(shè)計(jì)成依賴于其家庭環(huán)境之外不存在的某種營養(yǎng)素，如果它逃離這種環(huán)境就不會(huì)存活。
      

      在他的情況下，微生物是微藻，營養(yǎng)物是亞磷酸鹽。
      

      亞磷酸鹽的核心是磷，它是生物中的關(guān)鍵元素。磷也構(gòu)成一種叫做磷酸鹽的不同分子，它構(gòu)成了DNA的骨架和細(xì)胞內(nèi)能量貨幣分子ATP。磷酸鹽在自然界中很豐富。另一方面，亞磷酸鹽不是。
      

      由于一種叫做亞磷酸鹽脫氫酶的酶，少量的微生物可以將亞磷酸鹽代謝成磷酸鹽。雖然有機(jī)體需要磷，但由于缺乏這種酶，許多人不能使用亞磷酸鹽。Hirota利用這種自然發(fā)生的過程創(chuàng)建了大腸桿菌的生物防護(hù)過程。去年，他和他的團(tuán)隊(duì)將亞磷酸鹽脫氫酶基因遺傳編輯成大腸桿菌，并消除了吸收磷酸鹽的能力。
      

      在這項(xiàng)研究中，該小組將這一系統(tǒng)應(yīng)用于微藻中，微藻是一種生活在水中的藍(lán)藻。與大腸桿菌一樣，微藻具有磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)過程。然而，停止對磷酸鹽的依賴并將其嚴(yán)格轉(zhuǎn)移到亞磷酸鹽上又邁出了一步：破壞兩個(gè)磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，而不僅僅是一個(gè)。他的小組很成功。當(dāng)它試圖在沒有亞磷酸鹽的情況下生長時(shí)，工程微藻的生存能力迅速降低。
      

      然而，“逃脫突變體總是有可能，”Hirota說。通過這種方式，他們通過測量適應(yīng)依賴亞磷酸鹽的多種微藻菌株來測試其生物防護(hù)策略的有效性。在三個(gè)星期的過程中，該團(tuán)隊(duì)觀察到零菌落。逃逸頻率至少比NIH實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)低三個(gè)數(shù)量級，其低于每1億個(gè)正常細(xì)胞一個(gè)突變細(xì)胞，并且與目前使用的其他藍(lán)細(xì)菌控制策略相當(dāng)。
      

      評估這種微藻類的下一步將超越培養(yǎng)皿。“我想在開放但封閉的模型生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行測試，”Hirota說。也就是說，在人工池塘中測試菌株，但仍處于受控環(huán)境中。
      

      “使用轉(zhuǎn)基因生物是風(fēng)險(xiǎn)和收益的平衡，”他總結(jié)道。“他們有潛力，但與此同時(shí)，他們有健康風(fēng)險(xiǎn)。如果我們沒有任何技術(shù)可以讓我們更安全地研究它們，我們就沒有選擇。我們需要開發(fā)這樣的生物安全系統(tǒng)，所以我們可以更負(fù)責(zé)任地研究轉(zhuǎn)基因生物。“
      
			

			
        
      
			
      
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