Naukowcy wykorzystali CRISPR do umieszczenia GIF-a w DNA żywego organizmu

Naukowcy z Harvardu wykorzystali system edycji genów CRISPR, aby wstawić ten GIF galopującego konia i jeźdźca do DNA żywych bakterii.

Obietnica wykorzystania DNA jako magazynu oznacza, że ​​​​możesz zapisać każde zrobione zdjęcie, całą bibliotekę iTunes i wszystkie 839 odcinków Doktor Kto w maleńkiej cząsteczce niewidocznej gołym okiem – z dużą ilością wolnego miejsca.

Ale co by było, gdybyś mógł przechowywać te wszystkie cyfrowe informacje przez cały czas, nawet wbudowane w skórę? Genetyk z Uniwersytetu Harvarda, George Church i jego zespół, sądzą, że pewnego dnia może to być możliwe.

Wykorzystali system edycji genów CRISPR, aby wstawić krótki animowany obraz lub GIF do genomów żywych Escherichia coli bakteria. Naukowcy przekształcili poszczególne piksele każdego obrazu w nukleotydy, elementy budulcowe DNA.

Dostarczyli GIF żywym bakteriom w postaci pięciu klatek: zdjęć galopującego konia i jeźdźca, zrobionych przez angielskiego fotografa Eadwearda Muybridge'a, który stworzył pierwsze zdjęcia poklatkowe w latach 70. XIX wieku. Naukowcy byli wtedy w stanie odzyskać dane poprzez sekwencjonowanie DNA bakterii. Zrekonstruowali film z 90-procentową dokładnością, odczytując kod nukleotydowy piksela.

Metoda, szczegółowo dzisiaj w Natura , jest specyficzny dla bakterii, ale Yaniv Erlich, informatyk i biolog z Columbia University, który nie brał udziału w badaniach, twierdzi, że stanowi skalowalny sposób przechowywania informacji w żywych komórkach, które ostatecznie mogłyby zostać wykorzystane w komórkach ludzkich.

Współczesny świat w coraz większym stopniu generuje ogromne ilości danych cyfrowych, a naukowcy postrzegają DNA jako kompaktowy i trwały sposób przechowywania tych informacji. W końcu DNA sprzed tysięcy, a nawet setek tysięcy lat temu wciąż można ekstrahować i sekwencjonować w laboratorium.

CRISPR wykorzystano również do zakodowania tego obrazu dłoni w genomie bakteryjnym.

Jak dotąd większość badań nad wykorzystaniem DNA do przechowywania dotyczyła syntetycznego DNA wytworzonego przez naukowców. A ten GIF – tylko 36 na 26 pikseli – reprezentuje stosunkowo niewielką ilość informacji w porównaniu z tym, co naukowcy do tej pory byli w stanie zakodować w syntetycznym DNA. Przesyłanie informacji do żywych komórek jest jednak trudniejsze niż zsyntetyzowanego DNA, ponieważ żywe komórki nieustannie się poruszają, zmieniają, dzielą się i umierają.

Erlich mówi, że jedną z zalet przechowywania danych w żywych komórkach, takich jak bakterie, jest lepsza ochrona. Na przykład niektóre bakterie nadal rozwijają się po wybuchach jądrowych, ekspozycji na promieniowanie lub ekstremalnie wysokich temperaturach.

Seth Shipman, naukowiec pracujący w laboratorium Churcha na Harvardzie, który kierował badaniami, mówi, że poza przechowywaniem danych chce wykorzystać tę technikę do stworzenia żywych czujników, które mogą rejestrować to, co dzieje się w komórce lub w jej otoczeniu.

To, co naprawdę chcemy stworzyć, to komórki, które kodują biologiczne lub środowiskowe informacje o tym, co dzieje się w nich i wokół nich, mówi Shipman.

Chociaż ta technika nie będzie używana w najbliższym czasie do ładowania dużych ilości danych do twojego ciała, może okazać się cennym narzędziem badawczym. Jednym z możliwych zastosowań byłoby rejestrowanie zdarzeń molekularnych, które napędzają ewolucję typów komórek, takich jak tworzenie neuronów podczas rozwoju mózgu.

Shipman mówi, że możesz umieścić te bakteryjne dyski twarde w ciele lub w dowolnym miejscu na świecie, nagrać coś, co może cię zainteresować, zebrać bakterie i zsekwencjonować DNA, aby zobaczyć, jakie informacje zostały zebrane po drodze.

ukryć