想知道細菌怎麼打敗人類?請用雛菊牌「牙刷」

作者 | 發布日期 2015 年 01 月 06 日 18:03 | 分類 生物科技 , 醫療科技
artificial cells dna

人體的細胞透過 DNA 產生各種蛋白質做為細胞運作的必需物品,侵襲人體的各種細菌也以同樣的方式製造征服人體的武器。以色列的科學家利用生物工程發明「雛菊牌牙刷」,成功在人體外模擬細胞產生蛋白質的過程,將有助於科學家觀察與研究,不但能促使人們更健康,也能找到更多打擊各種疾病的方法。



在生物的細胞裡,DNA 攜帶的基因訊息用來當成各種蛋白質分子結構的生產「範本」,並且由另一批基因控制生產的過程、數量多寡等。為了模擬這個過程,以色列魏茨曼科學研究所 (Weizmann Institute of Science) 發明一種用光來驅動的化學分子,取名叫「雛菊」(Daisy);在矽晶片上覆蓋一層雛菊,經過不同模式的光照射,可以製造出許多排列方式或距離不同、但可以固定住 DNA 的點。

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這些點的距離在亞微米的層次,也就是數百奈米左右。這些點可以讓有幾千個鹼基對那麼長的 DNA 鏈固定在晶片上,若以牙刷來比喻,DNA 鏈就像是牙刷上的刷毛,而雛菊就是刷柄固定住刷毛的地方。接著,他們把這些刷毛放進含有細菌細胞內成份的液體流中,便可模擬細菌細胞內產生各種蛋白質的環境。

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科學家其實已經可以在試管中合成蛋白質,但成效不佳,難以產生真正具有功能的蛋白質。領導這項研究的材料科學家 Roy Bar-Ziv 表示,他們的方法可以排除一些不必要的廢棄物,同時依需要調整蛋白質生產的速度,尤其是如果要模仿自然狀態下整個過程的話。

Bar-Ziv 的技術將可應用在疾病診斷、藥物監測、環境監控等等方面,尤其後兩者是需要長期觀察;在科學研究方面,學者們也可以先在雛菊上做先期實驗,找出最佳的實驗組合,再真正放進活的細菌細胞中。而研究團隊下一步則是擴大實驗的規模,讓上百個基因一起運作,更接近細菌自然環境中的狀態。

這項研究發表在「科學」期刊。

(圖片來源:Weizmann Institute of Science)

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