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La mise à l'épreuve bactérienne fournit la méthode bonne marchée aux oligo-éléments de sang de mesure

Une bactérie conçue pour produire différents pigments en réponse aux niveaux de variation d'un oligo-élément dans les prises de sang a pu donner à des agents de la Santé une méthode économique de trouver des déficits nutritionnels dans des régions du monde moyen-limitées. Cette « mise à l'épreuve bactérienne, » qui actuel mesure des niveaux de zinc, n'exigerait aucun matériel électrique et rendrait des résultats visibles en tant que changements de couleur simples.

Plus que milliard de personnes mondiales peuvent être en danger pour l'admission adéquate de zinc, mais mesurant le zinc des niveaux dans les prises de sang exige actuel l'équipement d'essai sophistiqué non procurable dans beaucoup d'endroits affectés. Si l'exposition d'essais pratiques le biocapteur peut avec succès mesurer des niveaux de zinc, les chercheurs espèrent étendre le concept à d'autres oligo-éléments, y compris des vitamines.

« Nous pensons que c'est juste assez de technologie pour répondre aux besoins, » a indiqué le repère Styczynski, un professeur adjoint dans l'école du bureau d'études chimique et biomoléculaire à l'Institut de Technologie de la Géorgie. « Les informations que nous pouvons fournir pourraient les épidémiologistes nutritionnels et les organisations non gouvernementales d'aide jour déterminer les populations des gens qui peuvent avoir besoin d'interventions pour corriger des défaillances nutritionnelles. »

Le travail d'épreuve-de-concept était rapporté dans la question de septembre du bureau d'études métabolique de tourillon. La recherche a été supportée par le Bill et la fondation de Melinda Gates, le National Science Foundation et les instituts de la santé nationaux.

Le biocapteur est basé sur Escherichia coli modifié (Escherichia coli), une bactérie qui est fréquemment employée en génie génétique. Escherichia coli a un système transcriptionnel qui répond au niveau du zinc dans son environnement, et les chercheurs l'ont ajusté pour déclencher la production des pigments pourprés, rouges et oranges. Des machines génétiques pour la production de ces pigments ont été prises d'autres sources biologiques et introduites dans Escherichia coli.

Dans la pratique, les professionnels de santé dans le domaine obtiendraient des prises de sang des personnes soupçonnées de avoir un déficit de zinc. Les prises de sang seraient tournées sur un dispositif mécanique simple ressemblant à un eggbeater pour séparer le plasma des globules sanguins. Le plasma serait alors mis dans une éprouvette ou tout autre récipient avec une boulette contenant Escherichia coli modifié.

Une fois mélangé au plasma, Escherichia coli se multiplierait, produisant la couleur correspondant au niveau du zinc dans le plasma. Le pourpre correspondrait aux concentrations dangereusement faibles, alors que le rouge indiquerait des niveaux limite, et aux niveaux normaux oranges. La couleur serait promptement visible sans diagnose ou tout autre matériel électronique.

« Le procédé pour le changement de couleur prendrait à environ 24 heures de quand l'échantillon de plasma est ajouté, bien que nous espérions accélérer cela, » a dit Styczynski.

Le contrôle ne serait pas fait pour recenser des personnes nécessitant la demande de règlement, mais serait employé pour évaluer les besoins nutritionnels d'une plus grande population des gens.

Les « places où vous êtes susceptible de rencontrer des déficits d'oligo-élément serez type de moyen-mauvais pays, ou peut-être l'emplacement souffrant des catastrophes naturelles, » Styczynski ont expliqué. « Ces déficits ne sont pas traités à un niveau individuel, mais sont considérés à un niveau de population et employés pour traiter un village ou une région qui peuvent être affectés. Nous pourrions prélever des échantillons provenant de 50 ou 100 personnes et pouvoir évaluer le statut nutritionnel d'un endroit. »

Puisque les bactéries n'ont pas les mêmes conditions pour beaucoup de vitamines concernant la santé des personnes, les chercheurs peuvent devoir changer des organismes quand ils développent des tests pour d'autres oligo-éléments, comme la vitamine A. Ces tests emploieront vraisemblablement un organisme de levure qui également a été considérable étudié et dans le quel détection et machines génétiques pigment pigment peuvent être introduites.

« Éventuel, nous espérons pouvoir déterminer une suite entière des éléments nutritifs dans passablement une courte période et relativement à un coût bas parce qu'aucun matériel ne serait nécessaire dans le domaine, » Styczynski a ajouté.

En tant qu'élément de leur recherche, Styczynski et aides à la recherche licenciées Daniel Watstein et Monica McNerney ont conçu le pigment produisant des machines dans Escherichia coli. Les couleurs rouges et oranges, lycopène et bêta-carotène, sont produites par des gènes pris à partir des anantis de Pantoea, un agent pathogène de centrale. La couleur pourprée, violacein, est venue d'une bactérie de saleté. Des gènes pour produire les pigments ont été mis sur un plasmide et introduits dans la bactérie.

Les chercheurs ont employé deux protéines de zinc-détection dans Escherichia coli et ont réglé le point auquel ces protéines pourraient tourner le pigment produisant des gènes en marche et en arrêt. Cette approche a rendu les protéines de zinc-détection sensibles aux niveaux du zinc près de cela prévu être trouvé dans le plasma, et peut être encore employée pour leur permettre de s'allumer aux niveaux arbitraires.

Un des défis était d'éviter de produire les quantités de pigment qui pourraient être toxiques à la bactérie, tout en produisant le pigment assez rapidement pour être visible à l'oeil nu. Et parce que les pigments oranges et rouges sont produits dans la même voie métabolique, les chercheurs ont dû déterminer des voies de produire seulement un ou l'autre à la fois - un défi que leurs expositions de travail peuvent être faisable relevé, bien qu'elles fonctionnent toujours pour régler avec précision la mise en place.

Styczynski croit que ce système est les oligo-éléments d'abord conçus de sang de mesure utilisant des bactéries sans exiger le matériel diagnostique. D'autres techniques ont exigé le matériel d'essai spécialisé il est difficile transporter et mettre à jour que dans le domaine.

« L'idée générale de la bio-détection est certainement à l'extérieur là, mais nous avons pris la mesure de développer un système qui n'exige pas le matériel dans le domaine, » il avons dit. « Nous croyons que ceci fonctionnera bien dans des endroits d'inférieur-moyen. »

Parmi les prochaines opérations sont le développement des techniques pour lyophiliser la bactérie, et une évaluation du choc écologique potentiel de la bactérie modifiée. Les essais sur le terrain d'espoirs de Styczynski peuvent commencer dans les deux années à venir.

« C'est un épreuve-de-principe d'une façon convaincante, et nous espérons commencer les aspects de translation de ce système basé sur ce que nous avons déjà montré, » lui avons ajouté. « C'est une question maintenant de ramener ceci à la pratique pour quelque chose qui sera éventuel utile. »

Source:

Georgia Institute of Technology