DNA-forskning: Encoding Medical Records

I 1878 ble en serie fotografier av en rytter på sin galopperende hest omgjort til det aller første filmbildet "The Galloping Horse. "

Nylig var forskere ved Harvard University i stand til å gjenskape dette klassiske bevegelige bildet i DNA'en av bakteriene E. coli.

AdvertisementAdvertisement

Det stemmer. De kodet en film inn i bakterier.

Bilder og annen informasjon har allerede blitt kodet i bakterier i årevis.

Harvardforskerne har imidlertid tatt det et skritt videre med genredigeringsverktøyet CRISPR-Cas-systemet.

Annonse

Denne prosessen tillater at celler samler DNA-kodet informasjon kronologisk, slik at det kan lage et minne eller et bilde, akkurat som en filmkamera gjør.

"Den største løsningen fra dette arbeidet er at det bakterielle CRISPR-Cas-systemet, som vi har utnyttet som et syntetisk molekylært opptakssystem, er i stand til å fange og stabile lagre praktiske mengder ekte data", Jeff Nivala, PhD, forsker i avdelingen for genetikk ved Harvard Medical School, fortalte Healthline.

advertisementAdvertisement

Hvordan det kan brukes til mennesker

Ved å kodes ekte bilder og noen få rammer av den klassiske hestfilmen, prøvde Nivala og hans kolleger å presentere informasjon som ville resonere med publikum.

Det mer alvorlige poenget med deres forskning er å registrere biologisk informasjon over tid.

Siden bevegelsesbilder er et av de største datasettene, mener forskerne at deres arbeid legger grunnlaget for at de senere kan bruke bakterier som mini-kameraer som kan bevege seg gjennom hele kroppen, innspilling av ukjent informasjon.

Deres arbeid endrer måten komplekse systemer i biologi kan studeres på. Forskerne håper over tid recorders bli standard i alle eksperimentelle biologi.

Måten å få informasjon ut av celler, er for øyeblikket å se dem eller forstyrre dem ved å ta data ut. Med molekylopptakeren katalogiserer cellen sin egen data, noe som betyr at den kan utvikle seg og utvikle seg uten forstyrrelser fra forskere.

"Jeg er mest opptatt av lagringskapasiteten og stabiliteten til systemet, som er potensielt veldig stort og lenge," forklarer Nivala. "Dette er viktig fordi vi bygger på vårt nåværende arbeid, håper vi å spore svært komplekse biologiske fenomener over lange perioder. Å gjøre det med suksess krever store mengder stabil lagringsplass. "

Han mener for eksempel at forskere nå kan se på måter å bruke teknologien til praktisk bruk, for eksempel programmering av tarmbakteriene for å registrere informasjon om kosthold eller helse.

"Legen din kan bruke disse dataene til å diagnostisere og spore sykdom," sa Nivala.

Annonsering

Sammenslåing av teknologi og biologi

Mens Nivala mener at små kameraer surfer på kroppen vår og hjernen vil skje i fremtiden, sier han at det kan være litt langt unna.

Spesielt siden byggmaskiner på molekylær skala er en utfordring.

"Realistisk er vi sannsynligvis veldig langt fra å ha hver celle i hjernen opptak sin synaptiske aktivitet," sa han. "CRISPR-Cas-systemet er prokaryotisk, noe som betyr at det er visse utfordringer som skal overvinnes ved overføring av disse gener til pattedyrceller, spesielt når vi ikke vet nøyaktig hvordan hver del av CRISPR-Cas-systemet fungerer i bakterier. "

Han tror imidlertid når det skjer, vil det skyldes tilslutning av biologi og teknologi.

"Hvor lite kan vi bygge en digital opptaksenhet ved hjelp av konvensjonelle materialer som metall, plast og silisium? Svaret er at vi ikke engang er i nærheten av å oppnå nøyaktigheten og nøyaktigheten som biologi er i stand til å konstruere nanoskalaenheter, sier Nivala.

Annonsering

Men vi burde ikke føle oss dårlige om dette, la han til.

"Naturen hadde bare noen få milliarder års oppstart. Derfor vender ingeniører nå til biologi for nye måter å gå om å bygge ting på molekylær skala. Og når du bygger teknologi ut av biologi, er det da mye lettere å grensesnitt og koble til med naturlige biologiske systemer, sier Nivala.

AdvertisementAdvertisement

Han er overbevist om at dette nåværende arbeidet legger grunnlaget for et cellebasert biologisk opptakssystem som kan kobles med sensorer som gjør at systemet kan sense enhver relevant biomolekyl.

Koding av personlig informasjon i vårt DNA Kunne alt dette føre til koding av informasjon i vårt DNA, som vår medisinske postnummer eller personnummer eller kredittkortdetaljer?

Dette skjer i en viss grad på salgsautomatfirmaet Three Square Market, i Wisconsin. Omtrent 50 av selskapets ansatte godtok arbeidsgiverens tilbud om å få et elektromagnetisk mikrochip implantert i sine hender. De kan bruke den til å kjøpe mat på jobben, logge inn på datamaskinene sine, og kjøre kopimaskinen.

Ligner på et korn av ris i størrelse, er brikken ligner på sjetonger implantert til kjæledyr for identifikasjon og sporing. Imidlertid har denne brikken en arbeidsavstand på bare 6 tommer.

BioHax International, den svenske produsenten av brikken, vil til slutt bruke brikken til bredere kommersielle applikasjoner.

Dette er bare begynnelsen på muligheter, ifølge Nivala, som tror en dag vil alle våre viktigste data bli lagret i vårt cellulære DNA.

"På en måte er noe av det allerede. Våre genomene er ganske viktige. Men tenk om vi kunne lagre all vår medisinske historie, bilder og hjemmevideoer innen kimlinjeceller, som da kunne sendes videre til barna våre i deres genomer, sier Nivala. "Kanskje du kan lagre moderens berømte lasagnaoppskrift.Jeg vedder på at fremtidige generasjoner vil være veldig takknemlige for det. “