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La prova del nove batterica fornisce il metodo a basso costo ai micronutrienti di sangue della misura

Un batterio costruito per produrre i pigmenti differenti in risposta ai livelli di variazione di micronutriente in campioni di sangue ha potuto dare a funzionari della sanità un modo economico individuare le carenze nutrizionali nelle aree risorsa-limitate del mondo. Questa “prova del nove batterica,„ che corrente misura i livelli di zinco, non richiederebbe materiale elettrico e renderebbe i risultati visibili come il colore semplice cambia.

Più di miliardo genti universalmente possono essere a rischio dell'assunzione adeguata dello zinco, ma che misura lo zinco i livelli in campioni di sangue corrente richiede l'apparecchiatura di collaudo specializzata non disponibile in molte aree commoventi. Se la manifestazione di messe a punto presso il cliente il biosensore può misurare con successo i livelli dello zinco, i ricercatori sperano di estendere il concetto fino altri micronutrienti, compreso le vitamine.

“Pensiamo che questa sia appena abbastanza tecnologia per soddisfare le esigenze,„ ha detto il segno Styczynski, un assistente universitario nel banco di assistenza tecnica chimica & biomolecolare al Georgia Institute of Technology. “Informazioni che possiamo fornire potrebbero gli epidemiologi nutrizionali di guida giorna e le organizzazioni non governative determinare le popolazioni della gente che può avere bisogno degli interventi di indirizzare le carenze nutrizionali.„

Il lavoro del proof of concept è stato riferito nell'emissione di settembre dell'assistenza tecnica metabolica del giornale. La ricerca è stata supportata da Bill e le fondamenta di Melinda Gates, il National Science Foundation e gli istituti della sanità nazionali.

Il biosensore è basato su Escherichia coli modificato (Escherichia coli), un batterio che è utilizzato frequentemente nell'ingegneria genetica. Escherichia coli ha un sistema trascrizionale che risponde al livello di zinco nel suo ambiente ed i ricercatori lo hanno sintonizzato per avviare la produzione dei pigmenti porpora, rossi ed arancio. Il macchinario genetico per la produzione di quei pigmenti è stato catturato da altre sorgenti biologiche ed è stato presentato in Escherichia coli.

In pratica, i professionisti del settore medico-sanitario nel campo otterrebbero i campioni di sangue dalle persone sospettate di avere una carenza di zinco. I campioni di sangue sarebbero filati su un'unità meccanica semplice che somiglia ad un frullino per le uova per separare il plasma dai globuli. Il plasma poi sarebbe collocato in una provetta o nell'altro contenitore con una pallina che contiene Escherichia coli modificato.

Una volta misto con il plasma, Escherichia coli si moltiplicherebbe, producendo il colore che corrisponde al livello di zinco nel plasma sanguigno. La porpora corrisponderebbe ai livelli pericolosamente bassi, mentre il rosso indicherebbe i livelli limite ed ai livelli normali arancio. Il colore sarebbe prontamente visibile senza affatto sistema diagnostico o altra strumentazione elettronica.

“Il trattamento per il cambiamento di colore richiederebbe circa 24 ore da quando il campione del plasma si aggiunge, sebbene stiamo sperando di accelerare quello,„ ha detto Styczynski.

La prova non sarebbe fatta per identificare le persone necessitante il trattamento, ma sarebbe usata per valutare il fabbisogno alimentare di più grande popolazione della gente.

“I posti in cui siete probabile incontrare le carenze del micronutriente tipicamente sarete paesi del risorsa-povero, o forse le posizioni che soffrono i disastri naturali,„ Styczynski hanno spiegato. “Queste carenze non sono trattate ad un livello determinato, ma sono considerate ad un livello della popolazione e sono usate per trattare un villaggio o una regione che possono essere commoventi. Potremmo catturare i campioni da 50 o 100 persone e potere valutare lo stato nutrizionale di un'area.„

Poiché i batteri non hanno gli stessi requisiti di molte vitamine relative alle sanità, i ricercatori possono dovere cambiare gli organismi quando sviluppano le prove per altri micronutrienti, come vitamina A. Quelle prove probabilmente useranno un organismo del lievito che egualmente è stato studiato estesamente ed nel quale percezione e macchinario genetico producente pigmento può essere presentato.

“Infine, speriamo di potere provare ad intera serie delle sostanze nutrienti ragionevolmente in un corto periodo di tempo e ad un basso costo relativamente perché nessuna strumentazione sarebbe necessaria nel campo,„ Styczynski ha aggiunto.

Come componente della loro ricerca, Styczynski e gli assistenti di ricerca laureati Daniel Watstein e Monica McNerney hanno costruito il pigmento producendo il macchinario in Escherichia coli. I colori rossi ed arancio, lycopene e beta-carotene, sono prodotti dai geni catturati dai anantis di Pantoea, un agente patogeno dell'impianto. Il colore porpora, violacein, è venuto da un batterio del terreno. I geni per la produzione dei pigmenti sono stati collocati su un plasmide e sono stati presentati nel batterio.

I ricercatori hanno usato due proteine dipercezione all'interno di Escherichia coli ed hanno gestito le dimensioni in cui quelle proteine potrebbero girare il pigmento producendo i geni in funzione e a riposo. Questo approccio ha reso le proteine dipercezione rispondenti ai livelli di zinco vicino a quello preveduto di essere trovato nel plasma sanguigno e può più ulteriormente essere usato per permetterli di accendere ai livelli arbitrari.

Una delle sfide era di evitare produrre gli importi del pigmento che potrebbero essere tossici al batterio, mentre producendo pigmento abbastanza rapidamente per essere visibile all'occhio nudo. E perché i pigmenti arancio e rossi sono generati nella stessa via metabolica, i ricercatori hanno dovuto stabilire i modi produrre soltanto uno o l'altro per volta - una sfida che le loro manifestazioni del lavoro possono fattibile essere indirizzate, sebbene ancora stiano funzionando per regolare l'entrata in vigore.

Styczynski crede che questo sistema sia i micronutrienti in primo luogo progettati di sangue della misura facendo uso dei batteri senza richiedere la strumentazione diagnostica. Altre tecniche hanno richiesto le apparecchiature di misurazione specializzate che sono difficili da trasportare e mantenere nel campo.

“L'idea generale di bio--percezione è certamente là fuori, ma abbiamo intrapreso l'azione di mettere a punto un sistema che non richiede la strumentazione nel campo,„ lui abbiamo detto. “Crediamo che questo funzioni bene nelle aree della basso risorsa.„

Fra i punti seguenti sono lo sviluppo delle tecniche per liofilizzare il batterio e una valutazione dell'impatto ecologico potenziale del batterio modificato. Le prove sul campo di speranze di Styczynski possono cominciare nei due anni futuri.

“Questo è un prova-de-principio in modo convincente e speriamo di cominciare gli aspetti di traduzione di questo sistema basato cui già abbiamo indicato,„ sul lui abbiamo aggiunto. “Ora è un aspetto di ridurre questo alla pratica per qualcosa che infine sia utile.„

Source:

Georgia Institute of Technology