來自美國陸軍研究實驗室和麻省理工學(xué)院的科學(xué)家團隊開發(fā)并展示了一種開創(chuàng)性的合成生物學(xué)工具，可將DNA編程提供給廣泛的細菌。

該研究在很大程度上得到了國防部長辦公室通過實驗室大學(xué)合作計劃(LUCI)的支持，該計劃通過與全國一流科學(xué)家的合作與協(xié)作，提供早期訪問和加速國防部實驗室創(chuàng)新。

ARL的研究人員表示，他們認識到合成生物學(xué)領(lǐng)域的高成熟率要求“與更廣泛的社區(qū)建立緊密聯(lián)系，以利用進步并在進展過程中影響該領(lǐng)域。”

在這種情況下，加速就是陸軍能夠?qū)ξ唇?jīng)處理的微生物進行基因工程改造，這些微生物要么在嚴峻的環(huán)境中茁壯成長，要么在許多情況下獲得當前技術(shù)無法實現(xiàn)的高價值特種材料。

“目前合成生物學(xué)的大部分工作都使用了少量馴化的微生物，包括大腸桿菌或酵母，”ARL生物技術(shù)分部的Bryn Adams博士說。“解開對未經(jīng)馴化的微生物的遺傳獲取已成為軍事采用合成生物產(chǎn)品的主要障礙。”

Adams進一步解釋說，需要廣泛適用的合成生物學(xué)工具，其允許獲得廣泛的微生物，包括基因工程中將DNA轉(zhuǎn)移到細胞中的最基本步驟。

該團隊解決這一問題的新方法是使用一種名為XPORT的工程枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)細菌，以高度精確和可控的方式將DNA傳遞給各種細菌。

XPORT細菌促進了35種不同細菌的新編程功能的多次演示，包括熒光蛋白報告，其中一些從未被發(fā)現(xiàn)，更不用說，因為它們最近才從實驗室的土壤濕度傳感器中分離出來。

麻省理工學(xué)院教授和相應(yīng)的作者克里斯托弗·沃伊特博士在討論每種環(huán)境中細菌的普遍存在和首次接觸這些微生物時說：“每個士兵，車輛和武器系統(tǒng)都涂有活細菌。我們期待著了解這些細菌如何根據(jù)劇院的變化而變化，現(xiàn)在能夠控制它們以獲得持續(xù)的最佳表現(xiàn)。“

這項研究是第一個國防部服務(wù)實驗室合成生物學(xué)計劃的前奏，該計劃被稱為生活材料，將于2018年10月正式啟動。

該計劃的長期愿景是為在陸軍相關(guān)環(huán)境中運行的材料賦予生命，反應(yīng)和響應(yīng)功能，從而產(chǎn)生破壞性能力，例如可調(diào)諧組裝材料，自我修復(fù)和適應(yīng)高級保護和變革性物流。

ARL生物材料項目負責人和手稿合著者Dimitra Stratis-Cullum博士解釋說：“合成生物學(xué)的下一個前沿將帶來前所未有的高性能和智能材料的進步，但需要從生產(chǎn)中轉(zhuǎn)移最先進的技術(shù)分子對材料以及從實驗室到現(xiàn)場都是必不可少的。這就要求陸軍推動軍用相關(guān)底盤工具的進步，并彌合高性能軍用材料結(jié)構(gòu)功能關(guān)系的差距。