Por primera vez, se codificó una película primitiva y luego se reprodujo a partir del ADN de las células vivas. Los científicos financiados por los Institutos Nacionales de Salud dicen que es un paso importante hacia un "registrador molecular" que puedealgún 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 posdoctoral en la Escuela de Medicina de Harvard, Boston. "Visualizamos un sistema de memoria biológica que es mucho más pequeño y más versátil que las tecnologías actuales, que realizará un seguimiento de muchos eventos de forma no intrusiva a lo largo del tiempo ".
Shipman, los doctores George Church de Harvard, Jeffrey Macklis y Jeff Nivala informan sobre su prueba de concepto para una "cinta de teletipo molecular" futurista en línea el 12 de julio, en la revista Naturaleza . El trabajo fue financiado por el Instituto Nacional de Salud Mental de los NIH, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares y el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano.
La capacidad de registrar eventos secuenciales como una película a nivel molecular es clave para la idea de reinventar el concepto mismo de grabación usando 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 lo largo del tiempo - en sus propios genomas. Luego, la información podría recuperarse simplemente secuenciando los genomas de las células en las que está almacenada.
"Si tuviéramos esos pasos transcripcionales, podríamos usarlos como una receta para diseñar células similares", agregó Shipman. "Estos podrían usarse para modelar enfermedades, o incluso en terapias".
Para empezar, los investigadores tuvieron que demostrar que el ADN se puede usar para codificar no solo información genética, sino cualquier información secuencial arbitraria en un genoma. Para esto, recurrieron a la tecnología de edición genética CRISPR de vanguardia financiada por los NIH.Primero demostraron que podían codificar y recuperar una imagen de la mano humana en el ADN insertado en bacterias. Luego, codificaron y reconstruyeron de manera similar los fotogramas de un caballo de carreras clásico de 1870 en una secuencia de fotos en movimiento, un precursor de las 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 actúa como un sistema inmunológico en algunas bacterias, vacunándolas con recuerdos genéticos de infecciones virales. Cuando un virusinfecta una bacteria, CRISPR corta parte del ADN extraño y lo almacena en el propio genoma de la bacteria. Luego, la bacteria usa el ADN almacenado para reconocer el virus y defenderse de futuros ataques.
"La naturaleza secuencial de CRISPR lo convierte en un sistema atractivo para registrar eventos a lo largo del tiempo", explicó Shipman.
Luego, los investigadores tradujeron de manera similar cinco fotogramas de la secuencia de fotos del caballo de carreras en movimiento al ADN. En el transcurso de cinco días, trataron secuencialmente a las bacterias con un fotograma de ADN traducido. Luego, pudieron reconstruir la película con un 90 por cientoprecisión mediante la secuenciación del ADN bacteriano.
Aunque esta tecnología podría usarse de varias maneras, los investigadores esperan usarla en última instancia para estudiar el cerebro.
"Queremos usar neuronas para registrar una historia molecular del cerebro a través del desarrollo", dijo Shipman. "Un registrador molecular de este tipo nos permitirá eventualmente recopilar datos de cada célula del cerebro a la vez, sin la necesidad de obtener acceso, para observar las células directamente, o interrumpir el sistema para extraer material genético o proteínas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional de Salud Mental . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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