Wetenschappers hebben CRISPR gebruikt om een ​​GIF op te slaan in het DNA van een levende cel

Eadweard Muybridge was een pionier op het gebied van zowel vroege cinema als wetenschappelijke observatie. Zijn iconische clip van een galopperend paard werd beroemd gebruikt om een ​​weddenschap af te sluiten over de vraag of het dier alle vier de hoeven van de grond heeft getild tijdens het rijden.

Meer dan 130 jaar na deze doorbraak staat Muybridge in het middelpunt van een andere, aangezien wetenschappers deze iconische film met succes hebben gecodeerd in het DNA van levende cellen. Het resultaat is een zogenaamde organische GIF en is de eerste stap in wat onderzoekers een moleculaire recorder noemen, die in staat is om in levende cellen te bestaan, informatie te observeren en vast te leggen.

hoe te binden spring naar scrollwiel

Zie gerelateerde Vormveranderende pasta pakt zichzelf uit op je bord. De hersenen beginnen zichzelf te eten als ze niet kunnen slapen De controversiële tool CRISPR voor het bewerken van genen zou kanker kunnen veroorzaken, vinden verontrustende studies

We willen cellen in historici veranderen, legde neurowetenschapper Seth Shipman uit, een geneticus aan de Harvard Medical School. We stellen ons een biologisch geheugensysteem voor dat veel kleiner en veelzijdiger is dan de huidige technologieën, dat veel gebeurtenissen in de loop van de tijd op een niet-opdringerige manier zal volgen.

Met behulp van de genbewerkingstechnologie CRISPR wilden wetenschappers die werden gefinancierd door de National Institutes of Health (NIH) bewijzen dat willekeurige sequentiële informatie - niet alleen genetische informatie - in een genoom kon worden gecodeerd. Ze deden dit eerst met een enkele afbeelding van een menselijke hand en met behulp van het immuunsysteem van een bacterie.

google authenticator overzetten naar nieuwe telefoon

(Boven: aan de linkerkant is een afbeelding van een menselijke hand, die werd gecodeerd in nucleotiden en vastgelegd door het CRISPR-Cas-aanpassingssysteem in levende bacteriën. Krediet: Seth Shipman)

Wanneer een bacterie wordt aangevallen door een virus, produceren zijn cellen enzymen om de genetische code van het virus te snijden en te verwerken. Het doet dit om de indringer te herinneren, door een deel van de genetische code van het virus te nemen en dit toe te voegen aan zijn eigen genoom, zoals het plaatsen van koppen op snoeken. Naarmate de tijd verstrijkt, groeit het genoom van de bacterie, wordt er meer genetische code van virussen toegevoegd en worden er meer koppen op de snoek gestapeld.

Shipman en zijn collega's hebben dit proces gehackt met behulp van het CRISPR-systeem. CRISPR-Cas9 is het eiwit in het immuunsysteem van de bacterie dat de genetische code van het virus snijdt, terwijl Cas1 en Cas2 de eiwitten zijn die het virale DNA in het genoom inbrengen. Cruciaal is dat deze eiwitten het DNA toevoegen in de volgorde waarin het wordt aangetroffen, wat betekent dat de wetenschappers de E. Coli synthetische DNA-strengen kunnen voeden, speciaal ontworpen met opeenvolgende informatie - die vervolgens kan worden gedecodeerd en omgezet in een foto of een reeks frames. in een animatie. Lees onze volledige uitleg over CRISPR voor meer informatie.

Zie gerelateerde Vormveranderende pasta pakt zichzelf uit op je bord. De hersenen beginnen zichzelf te eten als ze niet kunnen slapen De controversiële tool CRISPR voor het bewerken van genen zou kanker kunnen veroorzaken, vinden verontrustende studies

Hoewel het indrukwekkend is om een ​​korte film in DNA te coderen, zijn de wetenschappers niet van plan om een ​​soort Netflix-app op cellulair niveau te maken. De Muybridge-clip is bedoeld om de mogelijkheden te tonen voor het CRISPR-systeem om levende cellen in opnameapparatuur te veranderen, informatie uit hun omgeving te halen en een sequentieel record binnen hun genoom bij te houden. Dit kan in alles worden gebruikt, van het modelleren van ziekten tot het monitoren van het niveau van verontreinigende stoffen in de bodem.

Een bijzonder opwindende toepassing is neurologie. Shipman is opgeleid als neuroloog en hij gelooft dat de technologie een belangrijke rol zou kunnen spelen in de manier waarop onderzoekers de mysteries van de hersenen ontrafelen - door hersenactiviteit en ontwikkeling vast te leggen vanuit de hersenen. Terwijl de filmtechnieken van Muybridge mensen lieten zien wat voor het menselijk oog onmerkbaar was, konden moleculaire recorders ons ook een glimp geven van wat tot nu toe verborgen was.

hoe het ip-adres op samsung tv te vinden

We willen neuronen gebruiken om een ​​moleculaire geschiedenis van de hersenen door ontwikkeling vast te leggen, zei Shipman. Met zo'n moleculaire recorder kunnen we uiteindelijk gegevens van elke cel in de hersenen tegelijk verzamelen, zonder dat we toegang hoeven te krijgen, om de cellen direct te observeren of het systeem te verstoren om genetisch materiaal of eiwitten te extraheren.

Hoewel de Muybridge GIF de eerste keer is dat een film is gecodeerd in het DNA van levende cellen, hebben andere wetenschappers genetische circuits al behandeld als organische ZIP-bestanden. In maart publiceerden een paar onderzoekers van het New York Genome Center een rapport in de Wetenschap journal, met gedetailleerde methoden voor het opslaan van gecomprimeerde bestanden in DNA-moleculen.

Met behulp van een algoritme voor het vertalen van de bestanden naar een binaire code die kan worden toegewezen aan de nucleotidebases van het DNA, konden de onderzoekers in totaal zes bestanden coderen: een academisch artikel uit 1948, een Pioneer-plaque, een besturingssysteem, een virus, de film uit 1895Aankomst van een trein op station La Ciotat… En een Amazon-cadeaubon van $ 50.