Ερευνητές του ΜΙΤ δημιούργησαν «ζωντανές πλακέτες κυκλωμάτων» από βακτήρια

Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Μασαχουσέτης (MIT) κατάφεραν να τροποποιήσουν γενετικά βακτήρια ώστε να λειτουργούν με τρόπο αντίστοιχο των τρανζίστορ, ανοίγοντας τον δρόμο για τη δημιουργία «ζωντανών πλακετών κυκλωμάτων» που μπορούν να τυπώνονται πάνω σε υλικό ανάπτυξης μέσα σε ένα τρυβλίο Petri.

Στα συμβατικά ηλεκτρονικά, τα τρανζίστορ λειτουργούν ως διακόπτες που ελέγχουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Στο βιολογικό σύστημα του MIT, τον αντίστοιχο ρόλο αναλαμβάνουν γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, τα οποία ρυθμίζουν τη μετακίνηση μικρών μορίων σηματοδότησης και έτσι μεταφέρουν πληροφορίες από ένα σημείο του κυκλώματος σε άλλο, αναφέρει το SciTechDaily.

Η ομάδα δημιούργησε δύο είδη βακτηριακών τρανζίστορ και τρία επιπλέον βακτηριακά στελέχη που λειτουργούν ως ενδιάμεσοι αναμεταδότες. Τα πέντε αυτά στελέχη μπορούν να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους, σχηματίζοντας ποικίλες διατάξεις.

Στη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature Chemical Biology, οι ερευνητές κατασκεύασαν κυκλώματα ικανά να συνδυάζουν δύο ή τρεις εισόδους, αλλά και να κατευθύνουν ένα εισερχόμενο σήμα προς διαφορετικό προορισμό ανάλογα με τις συνθήκες.

Από τα κύτταρα στα βιολογικά τρανζίστορ

Τα κυκλώματα συνθετικής βιολογίας συνήθως βασίζονται σε κύτταρα που έχουν προγραμματιστεί ώστε να παράγουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες και μεταγραφικούς παράγοντες. Ένα τέτοιο κύκλωμα μπορεί, για παράδειγμα, να ανιχνεύσει ένα μόριο και στη συνέχεια να ενεργοποιήσει μια προκαθορισμένη βιολογική απόκριση.

Η προσέγγιση αυτή όμως έχει περιορισμούς. Για να αποφεύγονται ανεπιθύμητες αλληλεπιδράσεις χρειάζονται διαφορετικοί μεταγραφικοί παράγοντες για κάθε λειτουργία, ενώ ο αριθμός των κατάλληλων παραγόντων είναι περιορισμένος. Επιπλέον, η συγκέντρωση πολλών κυκλωμάτων μέσα στο ίδιο κύτταρο μπορεί να επιβαρύνει τους μηχανισμούς παραγωγής πρωτεϊνών.

Οι ερευνητές του MIT επέλεξαν διαφορετική στρατηγική: αντί να τοποθετήσουν ολόκληρο το κύκλωμα μέσα σε ένα κύτταρο, έκαναν κάθε βακτηριακό πληθυσμό να λειτουργεί ως ξεχωριστό εξάρτημα.

Χρησιμοποίησαν το βακτήριο Pantoea agglomerans, το οποίο συναντάται συχνά σε επιφάνειες και φυτά. Δημιούργησαν δύο παραλλαγές βακτηριακών τρανζίστορ που ελέγχονται από…