В МФТИ разработали систему, позволяющую регулировать выпуск белков в каждой бактериальной клетке по отдельности. Это повышает отдачу всей популяции. Технология открывает путь для синтетической биологии, а в будущем — для создания лекарств и биодобавок. Но пока всё проверено лишь в лаборатории, для промышленных объёмов нужны дополнительные исследования, сообщили «Известиям» специалисты. Данную информацию сообщает портал Известия.
Бактерии давно служат микрофабриками: на них получают белки, нуклеиновые кислоты, органические соединения. Однако культура работает неравномерно. После внесения индуктора, запускающего синтез, одни клетки трудятся активно, другие остаются почти в стороне. Такой «клеточный эгоизм» снижает выход продукта, увеличивает метаболическую нагрузку и мешает масштабированию. Решение искали в лаборатории молекулярной генетики МФТИ.
Чтобы заставить микроб синтезировать нужный белок, в клетку доставляют ДНК-векторы с генами управления. Разные векторы дают неодинаковые возможности. Учёные добавили гены морского микроорганизма Aliivibrio logei, живущего в холодных водах. Этот механизм связи называют кворум-сенсингом: он помогает клеткам согласовать действия в зависимости от плотности. В новой работе синтез запускается и регулируется одинаково во всех клетках, без деления на «трудяг» и «лентяев», отметил старший научный сотрудник МФТИ Сергей Баженов.
Молекулярный биолог Арина Холькина напомнила: бактерии уже выступают микрофабриками для лечебных белков, но часть клеток в одной колбе бездействует. По её словам, специалисты МФТИ справились с этим, встроив гены холодолюбивого морского микроорганизма. Альберт Ризванов, возглавляющий центр «Персонифицированная медицина» в Казанском федеральном университете, добавил: управляемая экспрессия сама по себе не нова — есть химические индукторы и температурные сенсоры. Отличие новой работы в том, что уровень синтеза можно плавно менять практически в каждой клетке, а не в среднем по культуре.
На практике такой инструмент позволяет включать синтез при заданной плотности культуры или по химическому сигналу, а затем останавливать его нагревом. Это важно для белков, избыток которых токсичен, и когда нужен строго определённый объём продукта. Людмила Быстрицкая, эксперт рынка НТИ «Хелснет» по биоматериалам и тканевой инженерии, считает: методика пригодится там, где важна воспроизводимость партий — при выпуске рекомбинантных ферментов, деталей диагностических тестов, белковых антигенов в вакцинах. В фундаментальной науке она даёт возможность устанавливать точное количество копий белка для отдельной клетки и изучать дозозависимые эффекты. При этом результат пока лабораторный: для промышленных объёмов потребуется отдельно проверить, насколько устойчива конструкция при долгом выращивании. Материал вышел в журнале Biotech. Работу поддержали Министерство науки и высшего образования и Российский научный фонд.