Бактериальный "лакмусовый тест" для недорогого измерения микронутриентов

Инженерная бактерия, производящая разные пигменты в ответ на различные уровни микронутриента в образцах крови, может предоставить медикам недорогой способ выявления дефицита питательных веществ в регионах с ограниченными ресурсами. Этот "бактериальный лакмусовый тест", измеряющий уровень цинка, не требует электрического оборудования, а результаты видны как простое изменение цвета.

Измерение уровня цинка в образцах крови сейчас требует сложного оборудования, недоступного во многих пострадавших регионах. Если полевые испытания покажут успешность работы биосенсора, исследователи надеются распространить концепцию на другие микронутриенты, включая витамины.

Биосенсор основан на модифицированной Escherichia coli (E. coli). У неё есть транскрипционная система, реагирующая на уровень цинка в окружающей среде. Исследователи настроили её так, чтобы она запускала производство пурпурного, красного и оранжевого пигментов. Генетические механизмы для производства этих пигментов были взяты из других биологических источников и внедрены в E. coli.

Как это работает:

  1. Медики получают образцы крови.
  2. Плазму отделяют от клеток крови с помощью простого механического устройства.
  3. Плазму помещают в контейнер с пеллетой, содержащей модифицированную E. coli.
  4. Бактерии размножаются, производя цвет, соответствующий уровню цинка в плазме:
    • Пурпурный — опасно низкий уровень.
    • Красный — пограничный уровень.
    • Оранжевый — нормальный уровень.

Цвет виден невооруженным глазом без какого-либо диагностического оборудования. Процесс занимает около 24 часов.

Тест предназначен не для диагностики отдельных людей, а для оценки потребностей в питательных веществах на уровне популяции (деревни или региона).

Разработка и перспективы:

  • Для создания тестов на другие микронутриенты (например, витамин A), вероятно, будет использоваться дрожжевой организм.
  • Исследователи столкнулись с задачами: избежать выработки токсичного для бактерии количества пигмента и научиться производить только один из пигментов (красный или оранжевый) за раз.
  • Следующие шаги: разработка методов лиофильной сушки бактерий и оценка потенциального экологического воздействия модифицированного организма.
  • Полевые испытания могут начаться в течение следующих двух лет.

Исследование, поддержанное Фондом Билла и Мелинды Гейтс, NSF и NIH, опубликовано в сентябрьском выпуске журнала Metabolic Engineering.