Wetenschappers hebben huidbacteriën genetisch gemanipuleerd om temperatuurdalingen te detecteren en de warmteproductie op te voeren, wat een potentiële nieuwe verdediging biedt tegen bevriezing en onderkoeling. De doorbraak, gepresenteerd op de conferentie Synthetic Biology for Health and Sustainability, omvat het aanpassen van Cutibacterium acnes, een veel voorkomende huidmicrobe, om aanzienlijk meer warmte te genereren bij blootstelling aan kou.
Hoe het werkt: gebruik maken van de natuurlijke microben van de huid
Onderzoekers van de Pompeu Fabra Universiteit in Barcelona gebruikten CRISPR-genbewerkingstechnologie om de metabolische processen van de bacterie te veranderen. Ze stimuleerden de productie van een eiwit genaamd arcC, waardoor de warmteafgifte direct toenam. Tegelijkertijd hebben ze C aangepast. acnes om temperaturen boven 32°C (90°F) waar te nemen met behulp van warmtegevoelige genen, waardoor een fluorescent signaal wordt geactiveerd.
Het belangrijkste inzicht is dat deze microben al in onze huid voorkomen. In plaats van vreemde elementen te introduceren, herbestemmen wetenschappers wat er al is. Deze aanpak minimaliseert mogelijke afstotings- of immuunresponsproblemen.
Potentiële toepassingen die verder gaan dan overleven
De implicaties reiken veel verder dan poolexpedities en diepzeeduiken, zoals aanvankelijk werd gesuggereerd. De technologie zou een oplossing kunnen bieden voor mensen die in koude klimaten leven zonder toegang tot betrouwbare verwarming, of zelfs voor buitenwerkers die worden blootgesteld aan extreme kou.
“Dit is heel creatief werk… het opwekken van warmte is bij veel toepassingen belangrijk”, merkt Harris Wang van Columbia University op, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Resterende uitdagingen en volgende stappen
Voordat het op grote schaal wordt gebruikt, zijn er nog een aantal hindernissen. Het team moet de temperatuurwaarnemende en warmteproducerende functies binnen dezelfde bacteriestam combineren, zodat deze reageert op dalende temperaturen, en niet alleen op stijgende temperaturen.
Van cruciaal belang is dat er een ‘kill switch’-mechanisme nodig zal zijn. Onderzoekers onderzoeken manieren om de bacteriën te deactiveren wanneer ze niet langer nodig zijn, waardoor oververhitting of andere onvoorziene bijwerkingen worden voorkomen. Voorlopige experimenten suggereren dat de ontwikkelde C. acnes kan overleven in een op crème gebaseerde formulering, maar verder testen op menselijke huidmonsters en diermodellen is vereist.
Het werk vertegenwoordigt een proof-of-concept dat huidbacteriën kunnen worden ontwikkeld om warmte te reguleren, waardoor een nieuwe grens wordt geopend op het gebied van gepersonaliseerd thermisch beheer.
