211service.com
Drošs un vienkāršs arsēna detektors
Pētnieki Edinburgas Universitātē, Skotijā, ir ģenētiski modificējuši baktērijas E. coli lai noteiktu arsēna pēdas daudzumu dzeramajā ūdenī. Viņi cer, ka uz baktērijām balstītā tehnoloģija galu galā novedīs pie drošiem, precīziem un viegli lietojamiem lauka arsēna testa komplektiem. Edinburgas mikrobu biotehnoloģijas profesors Kriss Frenčs saka, ka šādus testus varētu izmantot tikpat vienkārši kā mājas grūtniecības testus, un tiem nav nepieciešams apmācīts tehniķis.
Studentu komanda no Edinburgas Universitātes ir ģenētiski modificējusi baktērijas, lai atklātu arsēnu ūdenī. Kombinācijā ar pH indikatora pilienu (labajā pusē) paraugi kļūst sarkani (vidū) arsēna klātbūtnē un dzelteni, ja tā nav.
Saindēšanās ar arsēnu ietekmē miljoniem cilvēku visā pasaulē. Viena no vissmagāk skartajām valstīm ir Bangladeša, kur līdz 35 miljoniem cilvēku dzeramo ūdeni iegūst no arsēnu piesārņotām akām, liecina Pasaules Veselības organizācijas dati. Pēdējos gados ir bijuši saskaņoti centieni kartēt arsēna un karoga piesārņoto aku izplatību. Dažos gadījumos zinātnieki un palīdzības darbinieki ir nosūtījuši ūdens paraugus, lai tos pārbaudītu laboratorijās, izmantojot fluorescences metodes, kas ir dārgs un laikietilpīgs process. Citos gadījumos viņi ir izmantojuši pārnēsājamus testa komplektus. Tomēr lielākajai daļai šo lauka testu ir nepieciešama apmācība, lai darbotos un ražotu toksiskas ķīmiskas vielas, piemēram, arsīna gāzi.
Esošajiem lauka komplektiem noteikti ir daži trūkumi, un viens no tiem ir toksisko vielu iznīcināšana, saka Gregorijs Millers, arsēna ģeoķīmiķis uzņēmumā Subsurface Technologies, vides attīrīšanas uzņēmumā Sokorro, NM. Ideālam detektoram jābūt ar zemu noteikšanas robežu, augstu precizitāti un bez atkritumu plūsmas.
Edinburgā izstrādātais arsēna detektors ir viens no pirmajiem praktiskiem piemēriem ierīcei, kas uzbūvēta, izmantojot sintētiskās bioloģijas principus. Sintētiskās bioloģijas mērķis, pirmkārt, ir noteikt konkrētu DNS sekvenču vai ģenētisko daļu precīzu funkciju. Dažas daļas var kontrolēt noteiktus proteīnus. Citi var darboties kā šūnu procesu slēdži. Pēc tam pētnieki sajauc un saskaņo, lai redzētu, kā dažādas daļas sader kopā, veidojot jaunas ģenētiskās ķēdes, radot jaunas bioloģiskas funkcijas dzīvos organismos, piemēram, baktērijās.
Drū Endijs, MIT bioloģiskās inženierijas docents, sintētisko bioloģiju pielīdzina celtniecībai ar Lego. Viņš ir palīdzējis izveidot standarta ģenētisko daļu reģistru, lai zinātnieki varētu aizņemties, papildināt un papildināt. Endijs ir arī līdzdibinātājs iGEM — ikgadējā starptautiskajā gēnu inženierijas mašīnu konkursā, kurā Edinburgas baktēriju bāzes arsēna biosensors ieguva balvu kā labākā reālās pasaules lietojumprogramma 2006. gadā.
Edinburgas grupa atklāja, ka baktērija E. coli piemīt divas šķietami nesaistītas ģenētiskas sekvences, kas kopā veido efektīvu arsēna noteikšanas ierīci. Pirmkārt, E. coli piemīt dabiska arsēna detoksikācijas sistēma, kas tiek ieslēgta tikai arsēna klātbūtnē. Baktērija arī dabiski sadala laktozi, veidojot skābi. Pētnieki izolēja arsēna slēdža gēnu un pievienoja to pirmajam gēnam, kas iesaistīts laktozes sadalīšanā.
Viņi izvirzīja hipotēzi, ka tad, kad arsēns nonāk saskarē ar šo modificēto E. coli , tas aktivizēs arsēna slēdzi, kura gēns savukārt aktivizēs pienskābes sadalīšanos. Franču saka, ka vienkāršs krāsu lakmusa tests pēc tam var uztvert iegūtās pH līmeņa izmaiņas, norādot arī arsēna klātbūtni. Tas darbojas laboratorijas apstākļos, bet mēs to neesam pārbaudījuši ar īstiem ūdens paraugiem, viņš saka.
Līdz šim komanda ir strādājusi ar salīdzinoši tīriem laboratorijā kontrolētiem ūdens un neorganiskā arsēna šķīdumiem, kas sajaukti ar modificētu E. coli un pH indikatoru noslēgtā stikla mēģenē. Pēc kāda laika ūdens kļūst sarkans vai dzeltens, atkarībā no arsēna klātbūtnes vai trūkuma. Potenciāls trūkums ir testa aizkaves laiks: bioloģiskās mijiedarbības pabeigšanai ir nepieciešamas apmēram piecas stundas.
Galu galā grupa cer izveidot lētu un vienkāršu pulvera – liofilizētu baktēriju un pH indikatora komplektu – vienreiz lietojamā, skrūvējamā plastmasas caurulē. Tuvākajā nākotnē franču grupa varētu pārbaudīt savu dizainu ar faktiskiem ūdens paraugiem no Bangladešas, kas satur citus bioloģiskus un ķīmiskus materiālus. Pagaidām pētnieki ir pievienojuši savu ierīci Endija bioķieģeļu reģistram citiem zinātniekiem, kuri varētu vēlēties izveidot labāku arsēna biosensoru.