氟取代抗生素在实验室吗?

科学家早就意识到这个危险的过度使用抗生素和抗生素耐药微生物的越来越多了。同时为药用开药过量的抗生素对人类健康有令人不安的影响,也会出现的越来越多的抗生素在自然环境中。后者可能来自药物的处置不当,但也从生物技术领域,一直依赖于抗生素作为选择设备在实验室里。

“在生物技术,我们有很长一段时间依赖抗生素和化学选择杀死细胞,我们不想长大,”加州大学圣芭芭拉分校化学工程师米歇尔·奥马利说。“如果我们有一个转基因细胞,只想得到细胞增长人口的细胞中,我们给它一个抗生素抗性基因。引入一种抗生素会杀死所有的细胞都不是转基因,只允许那些我们想要的——转基因生物体(转基因)——生存。然而,许多生物已经进化的手段绕过我们的抗生素,它们是一个日益严重的问题在世界生物技术和自然环境。抗生素耐药性的问题是一个大的挑战我们的时间,只是在它的重要性。”

此外,转基因生物有一个密封的问题。“如果,GMO走出实验室,成功复制环境中,你不能预测特征,将引进自然生物世界,”O ' malley解释道。“随着合成生物学的出现,越来越有风险,我们在实验室工程能逃脱,扩散到生态系统不属于他们的地方。”

现在,奥马利的实验室研究,发表在《自然通讯》杂志上描述了一个简单的方法来解决两种抗生素的过度使用,以及控制转基因生物。它需要用氟取代抗生素在实验室里。

奥马利将氟化描述为“一个非常温和的化学物质是世界上丰富,包括地下水。“但是,她指出,这也是对微生物有毒,已经进化一个基因编码一个氟去除氟化物来保护细胞遇到的出口国的自然环境。

本文描述了一个由贾斯汀Yoo开发过程,奥马利前研究生研究员的实验室。它使用一个常用的技术称为同源重组呈现非功能性基因的转基因编码含氟出口国,所以细胞可以不再生产它。这样一个细胞仍将在实验室里茁壮成长,fluoride-free蒸馏水通常使用的地方,但是如果它逃到自然环境,它会死就遇到氟化,从而防止传播。

在此研究之前,柳与论文的合著者苏珊娜Seppala合作,项目科学家奥马利的实验室,为了使用氟化酵母描述传输蛋白Seppala在厌氧真菌鉴定。这个项目的第一步是Yoo删除本机酵母氟化物转运蛋白。

生成基因敲除酵母菌株后不久,合成生物学Yoo出席了会议,他听到谈论小说biocontainment机制旨在防止转基因大肠杆菌逃离实验室环境。说话,他回忆道,“我意识到淘汰赛酵母菌株可能作为一种有效的生成biocontainment酵母的平台。”

”从本质上讲,贾斯汀所做的是创建一个系列的DNA指令你可以给细胞,使他们生存在氟化物,”O ' malley说。“正常情况下,如果我想选择转基因细胞在实验室里,我会成为一个质粒(细胞的基因结构,通常一个小环状DNA链,能独立复制的染色体),有抗生素抗性标记,这样它将生存如果抗生素。贾斯汀正在取代氟化基因的这些出口商。”

奥马利特征的方法,叫做“挂在低处的水果——贾斯汀做所有这些研究在大约一个月,”还涉及一个简单的经济限制antibiotic-driven细胞选择生物技术实验室。除了引发细菌的耐药菌株的兴起,她继续说道,“从生物的角度来看,创建抗生素耐药生物体的过程也是相当昂贵的。如果你要跑一万升发酵,它可能花费你上千美元发酵添加一些抗生素,这是一个疯狂的数量的钱。“值得注意的是,使用含氟浓度低成本只有4美分每升。

显然,Seppala说,“我们宁愿使用化学相对良性的氟化物,丰富和廉价,可以用来做同样的事情,是通过使用传统的抗生素。”

Yoo解释说,氟离子转运蛋白的作用最近才被阐明,在2013年,当这个项目开始。实现biocontainment关注的新兴方法使用生物有机体的部分外国利益,把重心向柳称之为“才华横溢,但复杂、系统”虽然可能转移注意力从这简单的方法。

参考
柳,Seppala年代,OʼMalley MA。氟化改造的敏感性使biocontainment和转基因酵母的选择。自然通讯。2020;11 (1):5459。doi:10.1038 / s41467 - 020 - 19271 - 1

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