За първи път учени закодираха филм в ДНК на жива бактерия

Амбициозен експеримент тества лимита на биологичния харддиск. Случвало се е и преди учените да съхраняват огромно количество данни в ДНК, но сега за първи път закодираха и след това възпроизведоха цяло видео в клетки на жива бактерия – е.коли. Екипът твърди, че резултатът е много повече от повратна точка в киноисторията.

Освен че обезсмъртява този вече известен конски бяг (кадърът е от един от първите анимационни филми снимани някога), изследователите казват, че техниката може да се използва за превръщане на живи клетки в „молекулярен рекордер“, който заснема невиждани досега биологични развития вътре в тялото, нещо като органичен видео касетофон.

„Искаме да превърнем клетките в историци“, казва Сет Шипман, невролог от Харвард.

„Представяме си биологична запаметяваща система, която е много по-малка и разнообразна от съществуващите днес технологии, която ненатрапчиво ще проследява много събития в течение на времето.“

Като невролог интересът на Шипман е в изследванията на това как се променят мозъчните клетки с течение на времето. Естествено, такива микроскопични развития, които настъпват почти незабележимо вътре в живата тъкан, са изключително трудни за проследяване. Един от възможните начини това да стане обаче е, ако самите клетки бъдат накарани сами да записват промените.

„Има места, до които не можем да стигнем, но клетка може“, казва Шипман пред Los Angeles Times.

“Мозъкът е заключен вътре в черепа, а промените понякога настъпват бързо и едновременно”.

За да провери идеята, екипът конвертира всеки пиксел от анимацията с коня в ДНК код – означен чрез специфична конфигурация на ДНК нуклеози, аденин, гуанин, тимин и цитозин.

Изследователите след това използвали технологията за генно модифициране CRISPR, за да „вкара“ тази последователност на данните в генома на бактерия е.коли, прибавяйки нов кадър анимация всеки ден.

Екипът след това изчакал седмица, оставяйки бактерията в лабораторията да се развива и размножава, предавайки филма на следващите поколения – нещо като биологичен процес за обмен на файлове.

По-късно след напасване в подходящата последователност на екстракт от ДНК региони, взети от проби от бактерията, екипът е успял да възпроизведе филма на 90% от въведената предварително информация. Успехът на теста предполага възможността живи клетки да записват и съхраняват информация в точна последователност, която след това може да се извлече и да се разгледа.

Ако тази възможност бъде превърната в опция за запис на други видове данни – като например промени в генната експресия, отражение върху развитието на невроните и други видове клетки – може да се окаже възможно проследяване развитието на болести в реално време или дори предсказването на опасности за здравето, още когато могат да бъдат успешно избегнати.

„Ако имаме тези транскрипционни стъпки, бихме могли да ги използваме като рецепта за инженеринг на подобни клетки“, казва Шипман в прессъобщението.

„Те биха могли да бъдат използвани за моделиране на заболявания – или дори при терапии.“

Настоящият експеримент се основава на други, по-ранни проучвания публикувани от същия екип миналата година, когато учените успяха да запишат 100 байта данни в Е. coli.

Новото проучване показва, че биологичният твърд диск може да бъде накаран да събира много повече информация – при това в последователност – което предполага, че клетките могат ефективно да станат малки камери вътре в тялото.

Констатациите са описани в „Nature„.