Naukowcy zmodyfikowali genetycznie bakterie skórne, dzięki czemu potrafią wyczuwać niskie temperatury i zwiększać wytwarzanie ciepła, co stanowi potencjalną nową ochronę przed odmrożeniami i hipotermią. Przełom, zaprezentowany na konferencji Biologia syntetyczna na rzecz zdrowia i zrównoważonego rozwoju, polega na zmodyfikowaniu Cutibacterium Acnes, pospolitego drobnoustroju skórnego, tak, aby generował znacznie więcej ciepła pod wpływem zimna.
Jak to działa: użycie naturalnych drobnoustrojów skórnych
Naukowcy z Uniwersytetu Pompeu Fabra w Barcelonie wykorzystali technologię edycji genomu CRISPR do zmiany procesów metabolicznych bakterii. Zwiększyli produkcję białka zwanego arcC, bezpośrednio zwiększając produkcję ciepła. Równolegle zmodyfikowali C. Acnes do wykrywania temperatur powyżej 32°C (90°F) przy użyciu genów wrażliwych na temperaturę, co wyzwala sygnał fluorescencyjny.
Kluczową ideą jest to, że nasza skóra zawiera już te drobnoustroje. Zamiast wprowadzać obce elementy, naukowcy zmieniają przeznaczenie tego, co już istnieje. Takie podejście minimalizuje potencjalne problemy związane z odrzuceniem lub odpowiedzią immunologiczną.
Potencjalne zastosowania wykraczające poza przetrwanie
Potencjalne zastosowania wykraczają daleko poza wyprawy polarne i nurkowanie głębinowe, jak pierwotnie proponowano. Technologia ta może stanowić rozwiązanie dla osób żyjących w trudnym klimacie bez dostępu do niezawodnego ogrzewania, a nawet dla pracowników narażonych na ekstremalne zimno.
„To bardzo kreatywna praca… wytwarzanie ciepła jest ważne w wielu obszarach” – zauważa Harris Wang z Uniwersytetu Columbia, który nie brał udziału w badaniu.
Pozostałe problemy i kolejne kroki
Zanim technologia będzie mogła być szeroko stosowana, należy pokonać kilka przeszkód. Zespół musi połączyć funkcje wrażliwości na ciepło i wytwarzania ciepła w jednym szczepie bakterii, upewniając się, że reaguje on na spadki temperatury, a nie tylko wzrost.
Posiadanie mechanizmu przełączającego jest niezbędne. Naukowcy badają sposoby dezaktywacji bakterii, gdy nie są już potrzebne, aby zapobiec przegrzaniu lub innym nieoczekiwanym skutkom ubocznym. Wstępne eksperymenty pokazują, że zmodyfikowany C. Acnes może przetrwać w bazie kremu, ale konieczne są dalsze badania na próbkach ludzkiej skóry i modelach zwierzęcych.
Praca stanowi dowód na to, że bakterie skórne można zaprojektować tak, aby regulowały ciepło, otwierając nową granicę w spersonalizowanym zarządzaniu ciepłem.
