COMPOSITIONS AND METHODS FOR ELECTRONIC CONTROL OF GENE EXPRESSION

• Main Authors: TSCHIRHART, Tanya, ZARGAR, Amin, PAYNE, Gregory, BENTLEY, William, WU, Hsuan-Chen, POTTASH, Alex, MCKAY, Ryan, KIM, Eunkyoung, UEDA, Hana
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 12.07.2018
• Subjects: BEER; BIOCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOSITIONS THEREOF; CULTURE MEDIA; ENZYMOLOGY; INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIRCHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES; MEASURING; METALLURGY; MICROBIOLOGY; MICROORGANISMS OR ENZYMES; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; PHYSICS; PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICROORGANISMS; SPIRITS; TESTING; VINEGAR; WINE

Provided are electrogenetic methods, devices and systems that use redox biomolecules to carry electronic information to engineered bacterial cells in order to control transcription from a synthetic gene circuit. Method include providing electrical stimulation to one or more living cells, the cells comprising a promoter operably linked to a DNA segment, wherein the promoter is controllable by reversible redox dependent activation, whereby redox dependent activation and transcription of the DNA segment occurs. Devices can be biologic -based sensors that contain living cells that are maintained in a housing capable of sustaining the cells. The devices are configured to provide electrical stimulation to the cells, and to change the electrical stimulation in response to signals. The devices can be implantable or wearable. Also provided is a system that contains a biologic-based sensor that includes a processor running software configured to adjust the electrical stimulation based on communication with a sensing component. L'invention concerne des procédés, des dispositifs et des systèmes électrogénétiques qui utilisent des biomolécules à oxydoréduction pour véhiculer des informations électroniques vers des cellules bactériennes génétiquement modifiées afin de contrôler une transcription à partir d'un circuit génétique synthétique. Un procédé comprend une étape consistant à délivrer une stimulation électrique à une ou plusieurs cellules vivantes. Les cellules contiennent un promoteur fonctionnellement lié à un segment d'ADN. Le promoteur peut être contrôlé au moyen d'une activation réversible dépendant d'une oxydoréduction de telle sorte qu'une activation et une transcription dépendant d'une oxydoréduction du segment d'ADN se produisent. Le promoteur, le segment d'ADN ou les deux peuvent être hétérologues à la cellule. Les procédés, dispositifs et systèmes utilisent des organismes unicellulaires qui peuvent être des organismes procaryotes ou eucaryotes. Le segment d'ADN qui est transcrit peut coder un polynucléotide d'ARN biologiquement actif qui ne code pas une protéine, ou il peut coder une protéine qui peut ou non être sécrétée. Des procédés comprennent une étape consistant à moduler la stimulation électrique de telle sorte que l'activation et la transcription dépendant d'une oxydoréduction de la transcription d'ADN sont modifiées. Des procédés et des dispositifs comprennent une étape consistant à fournir un accepteur d'électrons aux cellules, ce qui entraîne une modification de la transcription, par exemple une augmentation de la transcription. La stimulation électrique peut changer en réponse à un signal, par exemple la présence et/ou la quantité d'une molécule biologique. Des dispositifs peuvent être des capteurs biologiques qui contiennent des cellules vivantes conservées dans un logement pouvant les maintenir en vie. Les dispositifs sont conçus pour délivrer une stimulation électrique aux cellules et pour modifier la stimulation électrique en réponse aux signaux. Les dispositifs peuvent être implantables ou portables. L'invention concerne également un système qui contient un capteur biologique pourvu d'un processeur exécutant un logiciel conçu pour ajuster la stimulation électrique sur la base d'une communication avec un composant de détection.