Harvard-Forscher haben mithilfe der CRISPR-Gen-Bearbeitung einen Film in die Bakterien-DNA implantiert. Eines Tages könnte das Verfahren beim Menschen angewendet werden.

1878 wurde aus einer Reihe von Fotografien eines Reiters auf seinem galoppierenden Pferd der erste Film mit dem Titel „ Das galoppierende Pferd . ”

Kürzlich konnten Forscher der Harvard University dieses klassische bewegte Bild in die DNA der Bakterien umwandeln. E. coli .

Richtig. Sie haben einen Film in Bakterien kodiert.

Bilder und andere Informationen sind bereits seit Jahren in Bakterien kodiert.

Die Harvard-Forscher haben es jedoch genommen einen Schritt weiter mit dem Gen-Editing-Tool CRISPR-Cas-System.

Dieser Prozess ermöglicht es Zellen, DNA-codierte Informationen chronologisch zu sammeln, um ein Gedächtnis oder Bild zu erstellen, ähnlich wie es eine Filmkamera tut.

„Die größte Erkenntnis aus dieser Arbeit ist, dass das bakterielle CRISPR-Cas-System, das wir hier als synthetisches molekulares Aufzeichnungssystem nutzen, praktische Mengen realer Daten erfassen und stabil speichern kann“, so Jeff Nivala, PhD, Forscherin der Abteilung für Genetik an der Harvard Medical School, sagte GesundLinie.

Durch die Codierung realer Bilder und einiger Frames des klassischen Pferdefilms versuchten Nivala und seine Kollegen, Informationen zu präsentieren, die die Öffentlichkeit ansprechen würden.

Der ernstere Punkt ihrer Forschung ist die Aufzeichnung biologischer Informationen im Laufe der Zeit.

Da Filme derzeit einer der größten Datensätze sind, glauben die Forscher, dass ihre Arbeit die Grundlage dafür bildet, dass Bakterien schließlich als Minikameras eingesetzt werden können, die sich durch den Körper bewegen und unbekannte Informationen aufzeichnen können.

Ihre Arbeit verändert die Art und Weise, wie komplexe Systeme in der Biologie untersucht werden können. Die Forscher hoffen, dass Rekorder im Laufe der Zeit zum Standard in der gesamten experimentellen Biologie werden.

Derzeit besteht die Möglichkeit, Informationen aus Zellen herauszuholen, darin, sie zu beobachten oder durch Herausnehmen von Daten zu stören. Mit dem molekularen Rekorder katalogisiert die Zelle ihre eigenen Daten, was bedeutet, dass sie ohne Störung durch Forscher fortschreiten und sich entwickeln kann.

„Ich freue mich sehr über die Speicherkapazität und Stabilität des Systems, die möglicherweise sehr groß und lang sind“, erklärte Nivala. „Dies ist wichtig, da wir auf unserer aktuellen Arbeit aufbauen und sehr komplexe biologische Aspekte verfolgen möchtenPhänomene über lange Zeiträume. Um dies erfolgreich zu erreichen, sind große Mengen an stabilem Speicherplatz erforderlich. “

Zum Beispiel glaubt er, dass Forscher jetzt nach Möglichkeiten suchen können, die Technologie für praktische Zwecke wie die Programmierung Ihrer Darmbakterien zu nutzen, um Informationen über Ihre Ernährung oder Gesundheit aufzuzeichnen.

"Ihr Arzt könnte diese Daten verwenden, um Krankheiten zu diagnostizieren und zu verfolgen", sagte Nivala.

Während Nivala glaubt, dass winzige Kameras, die in unserem Körper und Gehirn surfen, in Zukunft passieren werden, sagt er, dass es vielleicht ein kleines Stück entfernt ist.

Zumal der Bau von Maschinen im molekularen Maßstab eine Herausforderung darstellt.

„Realistisch gesehen sind wir wahrscheinlich weit davon entfernt, dass jede Zelle im Gehirn ihre synaptische Aktivität aufzeichnet“, sagte er. „Das CRISPR-Cas-System ist prokaryotisch, was bedeutet, dass bestimmte Herausforderungen zu bewältigen sind, wenn diese Gene auf Säugetiere übertragen werdenZellen, insbesondere wenn wir nicht genau wissen, wie jeder Teil des CRISPR-Cas-Systems in Bakterien funktioniert. “

Er glaubt jedoch, dass es an der Verbindung von Biologie und Technologie liegen wird, wenn es passiert.

„Wie klein können wir ein digitales Aufzeichnungsgerät aus herkömmlichen Materialien wie Metall, Kunststoff und Silizium bauen? Die Antwort lautet, dass wir nicht einmal annähernd die Genauigkeit und Präzision erreichen, mit der die Biologie nanoskalige Geräte konstruieren kann“, so Nivalasagte.

Aber wir sollten uns nicht schlecht fühlen, fügte er hinzu.

„Die Natur hatte immerhin nur wenige Milliarden Jahre Vorsprung. Deshalb wenden sich Ingenieure jetzt der Biologie zu, um neue Wege zu finden, um Dinge auf molekularer Ebene zu bauen. Und wenn man Technologie aus Biologie baut, ist es vieleinfacher zu verbinden und mit natürlichen biologischen Systemen zu verbinden “, sagte Nivala.

Er ist zuversichtlich, dass diese aktuelle Arbeit die Grundlage für ein zellbasiertes biologisches Aufzeichnungssystem bildet, das mit Sensoren gekoppelt werden kann, mit denen das System alle relevanten Biomoleküle erfassen kann.

Könnte all dies dazu führen, dass Informationen in unsere DNA verschlüsselt werden, z. B. unsere Krankenakten oder die Sozialversicherungsnummer oder Kreditkartendaten?

Bis zu einem gewissen Grad geschieht dies bereits bei der Automatenfirma Three Square Market in Wisconsin. Ungefähr 50 Mitarbeiter des Unternehmens akzeptierten das Angebot ihres Arbeitgebers, einen elektromagnetischen Mikrochip in ihre Hände implantieren zu lassen. Sie können damit Lebensmittel bei kaufenarbeiten, sich bei ihren Computern anmelden und das Kopiergerät ausführen.

Der Chip ähnelt einem Reiskorn und ähnelt Chips, die zur Identifizierung und Verfolgung in Haustiere implantiert wurden. Dieser Chip hat jedoch einen Arbeitsabstand von nur 6 Zoll.

BioHax International, der schwedische Hersteller des Chips, möchte den Chip eventuell für breitere kommerzielle Anwendungen verwenden.

Dies ist nur der Anfang von Möglichkeiten, so Nivala, der glaubt, dass eines Tages alle unsere wichtigsten Daten in unserer zellulären DNA gespeichert werden.

„In gewisser Weise ist ein Teil davon bereits vorhanden. Unsere Genome sind ziemlich wichtig. Stellen Sie sich jedoch vor, wir könnten unsere gesamte Familienanamnese, Bilder und Heimvideos in Keimbahnzellen speichern, die dann an unsere Kinder weitergegeben werden könntenin ihrem Genom ", sagte Nivala." Vielleicht könnten Sie sogar das berühmte Lasagne-Rezept Ihrer Mutter aufbewahren. Ich wette, zukünftige Generationen wären dafür sehr dankbar. "