Wissenschaftler nutzen mathematische Modelle, um den Aufbau zweidimensionaler Bakteriensysteme zu steuern
Biologen am MITDas Institut verwendete mathematische Modellierung, um genetisch veränderte Bakterien von Escherichia coli (E. coli) zu kontrollieren. Es gelang ihnen, bakterielle Systeme so zu programmieren, dass sie sich in beliebige zweidimensionale Strukturen mit den gewünschten Eigenschaften verwandeln.
Das kontrollierte Wachstum von modifizierten Bakterien ermöglicht es, Strukturen mit einer bestimmten Form zu schaffen. Bild: Labor Riedel Kruse/University of Arizona
Forscher haben ein Toolkit für erstelltBioengineering zur Kontrolle der interzellulären Adhäsionseigenschaften beweglicher Bakterienzellen. Gentechnisch veränderte Bakterien bilden bestimmte Moleküle an ihren Zellwänden aus, die als Andockschleuse für geeignete Partnerzellen dienen.
Wie im LEGO-Konstruktor, nur Zellen mitpassende Moleküle können sich verbinden, erklären Wissenschaftler. Wenn zwei Zellpopulationen mit ihren jeweiligen Adhäsionsmolekülen kollidieren, bilden sie eine sichtbare feste Grenze, deren Position und Form durch die anfänglichen Aussaatpositionen und Zellkonzentrationen bestimmt wird.
Mit Hilfe von Computersimulationen berechnen Wissenschaftler das Wachstum und die Ausbreitung von Kolonien verschiedener Bakterienvarianten, um die gewünschten flachen Strukturen an der Verbindungsstelle von Bakterien zu erzeugen.
In ihrer Studie zeigten die Forscher wieDurch kontrolliertes Wachstum ist es möglich, flache lebende Oberflächen zu bilden, einschließlich Kanälen zum Transport von Flüssigkeiten. Darüber hinaus glauben die Forscher, dass die Entwicklung nützlich sein wird, um Biosensoren zu entwickeln, die empfindlich auf verschiedene äußere Reize reagieren.
Biologen werden weiterhin kontrolliertes Leben untersuchenSysteme. In zukünftigen Experimenten wollen sie dazu übergehen, dreidimensionale Strukturen und Systeme zu schaffen, die an bestimmten Stellen verschiedene Chemikalien produzieren.
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