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新的生物防护策略控制着逃生的转基因生物的传播

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2020-01-07浏览次数:1402

广岛大学(HU)的研究人员已成功开发出转基因生物或转基因生物的生物保护策略。他们的新方法可以防止转基因蓝藻在其测试环境之外存活,使他们能够更安全地研究转基因生物的影响。他们的研究结果发表在ACS Synthetic Biology上。

生物工程微生物的应用已经出现在许多领域,包括农业和能源生产。例如,工程微藻可以帮助清理炼油厂废水,并作为生物燃料的来源。然而,与许多其他转基因生物一样,工程微藻的安全性尚不确定。

“在某些环境中,工程微生物可能会主宰或攻击其原生生物,这可能对生物多样性产生负面影响,”本文的第一作者Ryuichi Hirota说。 Hirota是胡锦涛高等物理研究生院的副教授。 “此外,微藻通常在池塘和其他水体中种植。克服这种风险的一种方法是将生物保护系统应用于微藻。“

生物保护策略旨在防止转基因生物在特定区域(如实验室环境之外)的生长。 Hirota对“被动策略”特别感兴趣,旨在改变微生物的营养需求。通过设计一种微生物来依赖其家庭环境之外不存在的营养物质,如果它从它逃脱它将无法生存。

在他的情况下,微生物是微藻,营养物是亚磷酸盐。

亚磷酸盐的核心是磷,它是生物中的关键元素。磷也形成一种叫做磷酸盐的不同分子,它形成DNA的骨架和细胞内能量货币分子ATP。磷酸盐在自然界中含量丰富。另一方面,亚磷酸盐不是。

由于一种叫做亚磷酸盐脱氢酶的酶,少量的微生物可以将亚磷酸盐代谢成磷酸盐。虽然有机体需要磷,但由于缺乏这种酶,许多人不能使用亚磷酸盐。 Hirota使用这种自然发生的过程为大肠杆菌创造了一种生物保护过程。去年,他和他的团队将亚磷酸盐脱氢酶基因遗传编辑成大肠杆菌,并消除了吸收磷酸盐的能力。

在这项研究中,该团队将该系统应用于微藻,一种生活在水中的蓝藻。与大肠杆菌一样,微藻具有磷酸盐转运过程。然而,停止对磷酸盐的依赖并将其严格转移到亚磷酸盐上又迈出了一步:破坏两种磷酸转运蛋白基因,而不仅仅是一种。他的团队非常成功。当它试图在没有亚磷酸盐的情况下生长时,工程微藻的活力迅速降低。

然而,“逃脱的突变体总是可能的,”Hirota说。通过这种方式,他们通过测量依赖亚磷酸盐的多种微藻菌株来测试其生物保护策略的有效性。在为期三周的时间里,研究小组观察到零菌落。逃逸频率比NIH实验室标准低至少三个数量级,NIH实验室标准低于每1亿个正常细胞一个突变细胞,并且与目前使用的其他蓝藻控制策略相当。

评估这种微藻的下一步将是超越培养皿。 “我想在开放但封闭的模型生态系统中进行测试,”Hirota说。也就是说,菌株在人工池塘中进行测试,但仍处于受控环境中。

“转基因生物的使用是风险和收益的平衡,”他总结道。 “他们有潜力,但与此同时,他们也有健康风险。如果我们没有任何技术可以让我们更安全地研究它们,我们别无选择。我们需要建立这样一个生物安全系统,以便我们能够更加负责任地研究转基因生物。“

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