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研究人员绘制了自由浮动DNA的潜在风险图

DNA的松散链最终会通过我们的废水进入自然界。到目前为止,还不清楚这种自由浮动的DNA对环境和公共健康有多大影响。代尔夫特理工大学(TU Delft)的研究人员现已找到一种方法,可以确定废水中到底含有多少潜在有害的DNA。他们已经开发出一种方法,可以从废水中分离出这种自由漂浮的DNA,以确定问题的严重程度。他们的工作结果将在2021年2月发表在Water Research上,但已经预先在线发布。

利用新的遗传修饰方法,例如CRISPR-Cas9,改变和产生DNA变得极为简单和容易。如今,研究人员甚至可以将细菌转化为能产生有用物质(包括药物)的有生命的工厂。不幸的是,这有缺点。“ DNA是生命之源,但它也是污染之源,”代尔夫特理工大学的研究人员David Weissbrodt说。“经过基因修饰的DNA可以通过我们的废水或其他方式最终进入自然界。”

自由浮动的DNA

科学家们还不知道到底有多少这种DNA废物,也没有造成多大的风险。可以是天然的或合成的自由漂浮的DNA都可能危害公共健康和环境。“例如,涉及抗生素抗性的基因,”韦斯布罗特说。“我们知道微生物能够将它们遇到的基因整合到自己的基因组中,尽管我们尚不完全清楚。通过这种方式,负责抗生素抗性的自由漂浮基因可能最终回到活生物体内。” 由于此类基因将为有机体提供进化优势,因此它们将被传给后代,从而加快了抗生素抗性超级细菌的出现。

代尔夫特理工大学参与了 绘制自由浮动DNA危害的重大项目。国家公共卫生与环境研究所和基础设施与水管理部是该项目的合作伙伴。以前,David Weissbrodt的小组发现,科学实验室,医院和行业中使用的当前灭菌方法不足以完全破坏DNA。“目前,经常使用微波炉和高压灭菌器,”也在代尔夫特大学工作的DavidCalderónFranco说。“前者涉及加热生物材料,而后者则使用高压蒸汽。这两种方法都可以杀死活细胞,但不会降解这些细胞中包含的所有DNA。细胞外DNA(无细胞的DNA)因此可以自然化。 ”

更好的理解

代尔夫特大学的研究人员现在已经朝着更好地理解自由浮动DNA的影响迈出了重要的一步。他们开发了一种方法来分离然后分析废水中存在的DNA。使用这种方法,他们可以区分细胞中所含的DNA(例如用于废水净化的微生物中的DNA)和自由漂浮的DNA。CalderónFranco解释说:“我们使用一系列的过滤和吸附技术来分离和纯化细胞外DNA,同时将其与细菌分离。” “这使我们能够确定废水中遗传物质的哪一部分实际上是自由漂浮的DNA。”

最终目标是到2022年清楚地了解废水中自由漂浮的DNA量,并确定该DNA的性质及其转移至天然微生物的潜力。涉及哪种基因,这种基因有什么风险?代尔夫特开发的隔离方法和其他技术将在回答此类问题中发挥重要作用。

充其量,自由浮动的DNA带来的风险有限,几乎不需要更改。在最坏的情况下,必须对废水的净化和灭菌方法进行彻底改革,研究人员将需要设计解决方案以从源头上减轻风险。David Weissbrodt和DavidCalderónFranco已经在计划这种可能性。例如,他们正在研究以非常有针对性的方式从废水中去除DNA的方法。这样,我们不仅会知道问题有多严重,而且还可以立即采取措施。

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