Transplantation des zirkadianen Rhythmus: Wissenschaftler führen die weltweit erste Übertragung eines „Body Clock“-Mechanismus durch
Transplantation des zirkadianen Rhythmus: Wissenschaftler führen die weltweit erste Übertragung eines „Body Clock“-Mechanismus durch
Anonim

Geschichten von ungewöhnlichen und bemerkenswerten Transplantationen scheinen jeden Tag zu passieren. Vor Jahren machten Nachrichten über Organtransplantationen, einschließlich Herz- und Lebertransplantationen Schlagzeilen, während wir heute von Gesichtstransplantationen, Schädeltransplantationen, Penistransplantationen und jetzt… Transplantationen des zirkadianen Rhythmus hören? Nach der Nutzung des in Cyanobakterien gefundenen „Body Clock“-Mechanismus verpflanzten Harvard-Wissenschaftler ihn in eine häufige Bakterienart, die von Natur aus nicht zirkadian ist.

Und so funktionierte es: Ein Forscherteam um die synthetische Biologin Dr. Pamela Silver untersuchte die Cyanobakterien, eine photosynthetische Spezies, die als einziges Bakterium von Natur aus einen circadianen Rhythmus besitzt. Zirkadiane Rhythmen - die sanften Schwingungen, die bei Pflanzen, Tieren und Menschen beobachtet wurden - regulieren viele Aspekte der physiologischen, Verhaltens- und Stoffwechselfunktionen eines Organismus.

„Wir denken wie Ingenieure, biologische Schaltkreise auf vorhersehbare, programmierbare Weise zu manipulieren und zu nutzen“, erklärte Silver, Professor am Fachbereich Systembiologie der Harvard Medical School, in einer Pressemitteilung. Im Wesentlichen betrachten sie und ihr Team jedes natürliche System als ein einfaches Modul, das getrennt, verschoben und wieder angeschlossen werden kann, so wie Sie es beispielsweise mit einer Computertastatur oder Lautsprechern tun würden.

Plug-and-Play

In diesem Fall untersuchte das Team die Cyanobakterien und entfernte den Proteinkreislauf, der für die Regulierung seiner zirkadianen Schwingungen verantwortlich ist. Als nächstes transplantierten sie den Proteinkreislauf in eine andere Bakterienart, E. coli. Da sie so gut verstanden und leicht genetisch verändert werden kann, wird diese Art von Biologen häufig verwendet. Dieses Transplantationsverfahren war natürlich nicht einfach. Dabei wurde der Proteinkreislauf mit verschiedenen Komponenten der Genexpression verbunden, um die Stoffwechsel- und Verhaltensfunktionen der E. coli-Bakterien in Bezug auf den Tag-Nacht-Rhythmus zu beeinflussen.

Insbesondere im experimentellen E. coli war der Mechanismus mit fluoreszierenden Proteinen verbunden, die jedes Mal aufleuchteten, wenn die zirkadianen Schwingungen ausgelöst wurden, wodurch E. coli rhythmisch glühte.

Und so bestätigte eine exquisite optische Bestätigung den Erfolg der Transplantation.

„Die ultimative Traumanwendung wäre, diese zirkadianen E. coli einem Individuum in Tablettenform zu verabreichen“, sagte Anna Chen, Erstautorin der Studie und Doktorandin der Systembiologie am Wyss Institute und der Harvard Medical School. Diese Anwendung, erklärte sie, „könnte es ermöglichen, den zirkadianen Rhythmus mit zusätzlichen biologischen Schaltkreisen zu verknüpfen, um eine zeitgenaue Freisetzung von Medikamenten durchzuführen oder den zirkadianen Rhythmus des Wirts zu spüren und zu beeinflussen.“

Die Wissenschaftler stellen sich insbesondere vor, ähnlich veränderte und gentechnisch veränderte zirkadiane E. coli zu verwenden, um unsere Darmmikrobiota zu überwachen, die Bakterien, die sich in unserem Magen-Darm-Trakt befinden und unsere Gesundheit beeinflussen.

Beliebt nach Thema