Celični magnetofon

Tehnologija genskega inžiniringa je ob spoznanju in uporabi sistema CRISPR/Cas9 dobila nove razsežnosti. Ob raziskavi, objavljeni v reviji Science, pa se zdijo možnosti uporabe tega imunskega sistema bakterij, še večje. Raziskovalna skupina iz Univerzitetnega medicinskega centra v Columbiji ZDA je namreč razvila možnost uporabe sistema CRISPR za snemanje celičnih procesov. S pomočjo sistema CRISPR bi torej lahko natančno določili kje, kdaj in kako so določeni procesi presnove v celici potekali.

CRISPR/Cas9 je naravni imunski sistem bakterij, ki so ga odkrili že v zgodnjih devetdesetih letih. Virus, ki napada bakterije, vanjo vstavi del svojega genskega zapisa v obliki RNK, ki se vstavi kot DNK zaporedje. V bakterijah z omenjenim imunskim sistemom, se del tega zaporedja vstavi na mesto CRISPR v bakterijski DNK. Od tam se nato prepiše v kratke vodilne RNK sekvence, ki služijo prepoznavi virusnega zaporedja genskega koda. Princip delovanja torej temelji na tem, da celica shrani RNK ali DNK virusa in ga tako ob naslednjem stiku hitreje prepozna. Govorimo torej o neke vrste spominu na molekularnem nivoju bakterijske celice. Več o mehanizmu CRISPR/Cas9 in njegovem patentiranju smo pisali februarja letos v znanstvenem komentarju.

Molekularni spomin, na katerem temelji imunski sistem bakterij, pa so v raziskovalni skupini izkoristili kot celični magnetofon. Svojo zamisel so testirali na celični liniji bakterije E. coli, ki jo najdemo tudi v našem črevesju. S pomočjo vstavljenega plazmida so preko proizvodnje DNK v sistemu CRISPR beležili presnovo trehaloze, bakra in fukoze v populaciji celic. Snemanje je trajalo nekaj dni in po izvedenem poskusu so lahko na podlagi sekvencioniranja zaporedja CRISPR natančno določili koncentracijo in časovno dostopnost omenjenih produktov. Snemalni sistem so poimenovali TRACE.

Dražljaji iz okolja so pustili trajni odtis na genskem zapisu v CRISPR regiji. Odtis je odražal tri različne signale, in sicer prisotnost bakra, trehaloze in fukoze. To zaporedje lahko uporabimo kot neke vrste magnetofonski trak, ki nam razkrije, kaj se je s celico v preteklosti dogajalo. Seveda je to možno le ob uporabi ustreznega plazmida, ki je v celico vstavljen in prevaja dražljaje iz okolja tako, da se v DNK zapišejo. V raziskovalni skupini si obetajo veliko, od uporabe sistema na eni celici, do prenosa tehnologije na evkariontske celice in uporabe v diagnostiki. Kljub kreativni zamisli, pa raziskovalce in raziskovalke čaka še dolga pot do najmanjšega nosilca informacije v obliki bakterijske kulture.

Kreativne ideje je snemala Urša.