CRISPR este o tehnologie revoluționară cu origini modeste. Oamenii de știință au descoperit pentru prima dată acest puternic editor genetic în bacterii care îl foloseau ca armă împotriva virusurilor invadatoare numite fage. Fagele pot distruge până la un sfert dintr-o populație bacteriană într-o zi. Confruntate cu această amenințare, bacteriile au evoluat un arsenal solid de apărare într-o cursă continuă de arme.
Aceste sisteme imunitare bacteriene taie adesea ADN-ul sau ARN-ul virusurilor invadatoare și sunt relativ ușor de fabricat, făcându-le ținte atrăgătoare pentru oamenii de știință care dezvoltă unelte de inginerie genetică. CRISPR este doar un exemplu. Există multe altele. Dar metodele tradiționale de căutare a acestora sunt lente și consumatoare de timp, lăsând majoritatea proteinelor similare CRISPR neexplorate.
Acum, oamenii de știință de la MIT au creat un AI numit DefensePredictor care poate descoperi noi sisteme de apărare bacteriană în doar cinci minute, în loc de săptămâni sau luni. Ca dovadă a conceptului, DefensePredictor a analizat sute de mii de proteine în mai multe tulpini de Escherichia coli (E. coli). Peste 600 de proteine, care nu fuseseră anterior legate de apărarea imună, au fost identificate. O subgrupă dintre acestea, adăugate unei tulpini vulnerabile de bacterii, le-au protejat împotriva atacurilor.
„E. coli găzduiește un peisaj mult mai amplu de apărare împotriva fagelor decât s-a realizat anterior, extinzând probabil numărul de sisteme cu multiple ordine de mărime,” a notat echipa.
Aceste sisteme ar putea ascunde secrete despre cum a evoluat imunitatea. Și deoarece proteinele pot funcționa în moduri diferite, ele ar putea fi o comoară pentru uneltele moleculare de precizie de generația următoare.
Cu aproximativ trei decenii în urmă, oamenii de știință japonezi au descoperit o secvență ADN repetitivă și curioasă în E. coli. Alți cercetători au realizat curând că era răspândită în majoritatea speciilor bacteriene și se potrivea cu secvențele de ADN virale – sugerând că ar putea face parte din imunitatea bacteriilor împotriva fagelor.
Sistemul acum cunoscut sub numele de CRISPR stochează fragmente de ADN din infecțiile anterioare și folosește „foarfeci” proteice pentru a tăia ADN-ul viral corespunzător în timpul reinfectării. Fascinați de precizia sa, oamenii de știință au reutilizat CRISPR în diferite unelte de editare genetică și au declanșat o revoluție în terapia genetică.
CRISPR este cel mai cunoscut, dar o serie de sisteme de apărare bacteriană au transformat ingineria genetică. Unul dintre ele, care conține o enzimă ce taie secvențe specifice de ADN străin, este larg utilizat pentru a adăuga material genetic în celule. Un altul codifică un echilibru de toxine și antitoxine care pot declanșa moartea bacteriană după infecția cu fage. Acesta a fost adaptat într-un comutator de oprire pentru a preveni răspândirea necontrolată a microbilor modificați genetic sau a culturilor modificare genetic.
Cercetătorii explorează, de asemenea, utilizarea sistemelor nou descoperite – cu nume asemănătoare cu cele din jocuri video, precum Zorya și Thoeris – ca senzori moleculari și semnalizare programabilă în biologia sintetică.
Este probabil să mai existe unelte ne-descoperite în universul apărării bacteriene, iar oamenii de știință au…
Sursa articol https://singularityhub.com
Editor RevistaSanatatii.ro. Isi doreste ca activitatea lui sa aduca speranta milioanelor de oameni bolnavi din Romania, sa le aline suferintele si sa le ofere speranta.
