Primera reproducción de imágenes grabadas en ADN de células vivas

Por primera vez, una película primitiva ha sido codificada en ADN en células vivas, y posteriormente reproducida, validando este sistema de almacenamiento de datos.

Científicos, financiados por los National Institutes of Health de Estados Unidos, dicen que es un paso importante hacia un "registrador molecular" que puede algún día hacer posible obtener lecturas, por ejemplo, de los estados internos cambiantes de las neuronas a medida que se desarrollan.

 

"Queremos convertir las células en historiadores", explicó el neurocientífico Seth Shipman, Ph.D., becario post-doctoral en la Harvard Medical School, Boston. "Prevemos un sistema de memoria biológica que es mucho más pequeño y más versátil que las tecnologías de hoy, que rastreará muchos eventos de forma no intrusiva con el tiempo".

 

Shipman y su equipo informan sobre su prueba de concepto de este futurista "soporte de grabación molecular" en la revista Nature.

 

La capacidad de grabar tales sucesos secuenciales como una película a nivel molecular es clave para la idea de reinventar el concepto mismo de grabación utilizando la ingeniería molecular, dicen los investigadores. En este esquema, las células mismas podrían ser inducidas a registrar eventos moleculares - como cambios en la expresión génica a través del tiempo - en sus propios genomas. Entonces, la información podría ser recuperada simplemente secuenciando los genomas de las células en las que se almacena.

 

"Si tuviéramos esos pasos transcripcionales, podríamos usarlos potencialmente como una receta para diseñar células similares", agregó Shipman. "Estos podrían ser utilizados para modelar la enfermedad, o incluso en las terapias."

 

EDICIÓN GENÉTICA CRISPR

 

Para empezar, los investigadores tuvieron que demostrar que el ADN puede usarse para codificar no sólo la información genética, sino cualquier información secuencial arbitraria en un genoma. Para ello, recurrieron a la tecnología de edición de genes CRISPR. Primero demostraron que podían codificar y recuperar una imagen de la mano humana en ADN insertado en bacterias.

 

Luego, de forma similar, codificaron y reconstruyeron los marcos de un clásico de caballos de carreras de 1870 en secuencia de movimiento de fotos - un precursor de imágenes en movimiento.

 

Los investigadores habían demostrado previamente que podían usar CRISPR para almacenar secuencias de ADN en bacterias. CRISPR es un grupo de proteínas y ADN que actúan como un sistema inmune en algunas bacterias, vacunándolas con recuerdos genéticos de infecciones virales. Cuando un virus infecta una bacteria, CRISPR corta parte del ADN extraño y lo almacena en el propio genoma de la bacteria. La bacteria entonces utiliza el ADN almacenado para reconocer el virus y defenderse contra futuros ataques.

 

"La naturaleza secuencial de CRISPR hace que sea un sistema atractivo para registrar eventos con el tiempo", explicó Shipman.

 

Los investigadores también tradujeron de la misma manera al ADN una secuencia fotográfica antigua con cinco movimientos de un caballo de carreras. En el transcurso de cinco días, trataron secuencialmente las bacterias con un marco de ADN traducido. Posteriormente, fueron capaces de reconstruir la película con un 90 por ciento de precisión secuenciando el ADN bacteriano.

 

Aunque esta tecnología podría ser utilizada en una variedad de formas, los investigadores en última instancia, la esperanza de utilizarlo para estudiar el cerebro.

 

"Queremos utilizar las neuronas para registrar una historia molecular del cerebro a través del desarrollo", dijo Shipman. "Tal grabador molecular nos permitirá recopilar datos de todas las células del cerebro a la vez, sin necesidad de tener acceso, para observar las células directamente, o interrumpir el sistema para extraer material genético o proteínas".

 

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