Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει το CRISPR για να αποθηκεύσουν ένα GIF μέσα στο DNA ενός ζωντανού κυττάρου

Ο Eadweard Muybridge ήταν πρωτοπόρος τόσο στον πρώιμο κινηματογράφο όσο και στην επιστημονική παρατήρηση. Το εικονικό του κλιπ ενός καλπάζοντος αλόγου χρησιμοποιήθηκε διάσημα για να διευθετήσει το στοίχημα σχετικά με το εάν το ζώο σήκωσε και τις τέσσερις οπλές από το έδαφος όταν ήταν σε κίνηση.

Πάνω από 130 χρόνια μετά από αυτήν την ανακάλυψη, ο Muybridge βρίσκεται στο επίκεντρο ενός άλλου, καθώς οι επιστήμονες έχουν κωδικοποιήσει επιτυχώς αυτήν την εικονική ταινία στο DNA των ζωντανών κυττάρων. Το αποτέλεσμα είναι το λεγόμενο οργανικό GIF και είναι το πρώτο βήμα σε αυτό που οι ερευνητές αναφέρονται ως μοριακός καταγραφέας, ικανός να υπάρχει, να παρατηρεί και να συλλαμβάνει πληροφορίες μέσα σε ζωντανά κύτταρα.

πώς να κάνω διακριτή διαφωνία

Δείτε τα σχετικά ζυμαρικά που αλλάζουν σχήμα και ξετυλίγονται στο πιάτο σας Ο εγκέφαλος αρχίζει να τρώει μόνος του όταν δεν μπορεί να κοιμηθεί Το αμφιλεγόμενο εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR θα μπορούσε να προκαλέσει καρκίνο, σύμφωνα με ανησυχητικές μελέτες

Θέλουμε να μετατρέψουμε τα κύτταρα σε ιστορικούς, εξήγησε ο νευροεπιστήμονας Seth Shipman, γενετιστής της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ. Οραματιζόμαστε ένα σύστημα βιολογικής μνήμης που είναι πολύ μικρότερο και πιο ευέλικτο από τις σημερινές τεχνολογίες, το οποίο θα παρακολουθεί πολλά γεγονότα χωρίς παρεμβολές με την πάροδο του χρόνου.

Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR, οι επιστήμονες που χρηματοδοτήθηκαν από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH) ξεκίνησαν να αποδεικνύουν ότι τυχόν αυθαίρετες διαδοχικές πληροφορίες - όχι μόνο γενετικές πληροφορίες - θα μπορούσαν να κωδικοποιηθούν σε ένα γονιδίωμα. Το έκαναν για πρώτη φορά με μια μόνο εικόνα, ενός ανθρώπινου χεριού και με τη βοήθεια της ανοσολογικής άμυνας ενός βακτηρίου.

(Πάνω: Αριστερά είναι μια εικόνα ενός ανθρώπινου χεριού, η οποία κωδικοποιήθηκε σε νουκλεοτίδια και καταγράφηκε από το σύστημα προσαρμογής CRISPR-Cas σε ζωντανά βακτήρια. Στα δεξιά είναι η εικόνα μετά από πολλές γενιές βακτηριακής ανάπτυξης, που ανακτάται με αλληλουχία βακτηριακών γονιδιωμάτων Πίστωση: Seth Shipman)

τι είναι οι πόντοι δώρων στο tiktok

Όταν ένα βακτήριο προσβάλλεται από έναν ιό, τα κύτταρα του παράγουν ένζυμα για να κόψουν και να επεξεργαστούν τον γενετικό κώδικα του ιού. Κάνει αυτό για να θυμάται τον εισβολέα, παίρνοντας ένα μέρος του γενετικού κώδικα του ιού και προσθέτοντάς το στο γονιδίωμά του, σαν να βάζει κεφάλια στις λούτσες. Με την πάροδο του χρόνου, το γονιδίωμα των βακτηρίων μεγαλώνει, προστίθεται περισσότερος γενετικός κώδικας από ιούς και στοιβάζονται περισσότερα κεφάλια.

Ο Shipman και οι συνεργάτες του παραβίασαν αυτήν τη διαδικασία χρησιμοποιώντας το σύστημα CRISPR. Το CRISPR-Cas9 είναι η πρωτεΐνη του ανοσοποιητικού συστήματος των βακτηρίων που κόβει τον γενετικό κώδικα του ιού, ενώ το Cas1 και το Cas2 είναι οι πρωτεΐνες που εισάγουν το ιικό DNA στο γονιδίωμα. Βασικά, αυτές οι πρωτεΐνες προσθέτουν το DNA με τη σειρά που συναντάται, πράγμα που σημαίνει ότι οι επιστήμονες θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν τα συνθετικά σκέλη του DNA του E.Coli, ειδικά σχεδιασμένα με διαδοχικές πληροφορίες - τα οποία μπορούν στη συνέχεια να αποκωδικοποιηθούν και να μετατραπούν σε εικόνα ή μια σειρά πλαισίων σε μια κινούμενη εικόνα. Για περισσότερες πληροφορίες, διαβάστε την πλήρη εξήγησή μας στο CRISPR.

Δείτε τα σχετικά ζυμαρικά που αλλάζουν σχήμα και ξετυλίγονται στο πιάτο σας Ο εγκέφαλος αρχίζει να τρώει μόνος του όταν δεν μπορεί να κοιμηθεί Το αμφιλεγόμενο εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR θα μπορούσε να προκαλέσει καρκίνο, σύμφωνα με ανησυχητικές μελέτες

Ενώ η κωδικοποίηση μιας ταινίας μικρού μήκους σε DNA είναι εντυπωσιακή, οι επιστήμονες δεν σχεδιάζουν να δημιουργήσουν κάποιο είδος εφαρμογής Netflix σε κυτταρικό επίπεδο. Το κλιπ Muybridge προορίζεται να δείξει το πεδίο για το σύστημα CRISPR να μετατρέψει τα ζωντανά κύτταρα σε συσκευές εγγραφής, τραβώντας πληροφορίες από το περιβάλλον τους και διατηρώντας μια διαδοχική εγγραφή εντός του γονιδιώματός τους. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε όλα, από τη μοντελοποίηση ασθενειών έως την παρακολούθηση του επιπέδου των ρύπων στο έδαφος.

Μία ιδιαίτερα συναρπαστική εφαρμογή είναι η νευρολογία. Ο Shipman εκπαιδεύτηκε ως νευρολόγος και πιστεύει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές ξεκλειδώνουν τα μυστήρια του εγκεφάλου - καταγράφοντας τη δραστηριότητα και την ανάπτυξη του εγκεφάλου μέσα από τον εγκέφαλο. Ενώ οι κινηματογραφικές τεχνικές του Muybridge επέτρεψαν στους ανθρώπους να δουν τι δεν ήταν αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι, έτσι και οι μοριακοί καταγραφείς θα μπορούσαν να μας δώσουν μια ματιά σε αυτό που έχει μέχρι τώρα κρυφτεί.

πώς να επεξεργαστείτε πιο γρήγορα στο Fortnite

Θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε νευρώνες για να καταγράψουμε ένα μοριακό ιστορικό του εγκεφάλου μέσω της ανάπτυξης, δήλωσε ο Shipman. Ένας τέτοιος μοριακός καταγραφέας θα μας επιτρέψει να συλλέξουμε τελικά δεδομένα από κάθε κύτταρο στον εγκέφαλο ταυτόχρονα, χωρίς να χρειάζεται να αποκτήσουμε πρόσβαση, να παρατηρήσουμε τα κύτταρα άμεσα ή να διαταράξουμε το σύστημα για την εξαγωγή γενετικού υλικού ή πρωτεϊνών.

Ενώ το Muybridge GIF είναι η πρώτη φορά που μια ταινία κωδικοποιείται στο DNA των ζωντανών κυττάρων, άλλοι επιστήμονες έχουν ήδη αντιμετωπίσει γενετικά κυκλώματα όπως οργανικά αρχεία ZIP. Τον Μάρτιο, ένα ζευγάρι ερευνητών στο Κέντρο Γονιδιώματος της Νέας Υόρκης δημοσίευσε μια έκθεση στο Επιστήμη περιοδικό, λεπτομερείς μεθόδους για την αποθήκευση συμπιεσμένων αρχείων σε μόρια DNA.

Με τη βοήθεια ενός αλγορίθμου για τη μετάφραση των αρχείων σε δυαδικό κώδικα που μπορεί να χαρτογραφηθεί στις βάσεις νουκλεοτιδίων του DNA, οι ερευνητές μπόρεσαν να κωδικοποιήσουν το σύνολο έξι αρχείων: ένα ακαδημαϊκό έγγραφο του 1948, μια πινακίδα Pioneer, ένα λειτουργικό σύστημα, ένα ιός, η ταινία του 1895Άφιξη τρένου στο σταθμό La Ciotat… Και μια δωροκάρτα Amazon 50 $.