I 1878 ble en serie fotografier av en rytter på sin galopperende hest laget til den første filmen noensinne med tittelen «Den galopperende hesten. «
Nylig klarte forskere fra Harvard University å gjenskape dette klassiske bevegelige bildet i DNA-et til bakterien E. coli.
Ikke sant. De kodet en film i bakterier.
Bilder og annen informasjon har allerede vært kodet i bakterier i årevis.
Harvard-forskere tok det imidlertid ett skritt videre med CRISPR-Cas-genredigeringssystemet.
Denne prosessen lar celler kronologisk samle DNA-kodet informasjon slik at de kan lage et minne eller et bilde, akkurat som et filmkamera gjør.
«Det viktigste aspektet ved dette arbeidet er at CRISPR-Cas-bakteriesystemet, som vi har utnyttet her som et syntetisk molekylært registreringssystem, er i stand til å fange opp og stabilt lagre praktiske mengder ekte data,» Jeff Nivala, PhD, forsker i avdelingen for genetikk ved Harvard Medical School, sa han til Healthline.
Hvordan kan det brukes på mennesker
Ved å kode virkelige bilder og noen stillbilder fra den klassiske hestefilmen, prøvde Nivala og kollegene hans å presentere informasjon som ville få gjenklang hos publikum.
Det mest alvorlige poenget med forskningen deres er å registrere biologisk informasjon over tid.
Siden bevegelige bilder for tiden er et av de største datasettene, mener forskerne at arbeidet deres legger grunnlaget for til slutt å bruke bakterier som minikameraer som kan reise gjennom hele kroppen og registrere ukjent informasjon.
Arbeidet deres endrer måten komplekse systemer i biologi kan studeres på. Forskerne håper at opptakerne over tid vil bli en standard i all eksperimentell biologi.
Foreløpig er måten å få informasjon fra celler på å se på dem eller bryte dem ved å trekke ut dataene. Med den molekylære registratoren katalogiserer cellen sine egne data, noe som betyr at den kan utvikle seg og utvikle seg uten innblanding fra forskere.
«Jeg er veldig spent på lagringskapasiteten og stabiliteten til systemet, som potensielt er veldig store og lange,» forklarte Nivala. «Dette er viktig fordi mens vi bygger på vårt nåværende arbeid, håper vi å holde styr på svært komplekse biologiske fenomener i lange perioder. Å gjøre dette med hell krever store mengder stabil lagringsplass. «
For eksempel mener han at forskere nå kan se på måter å bruke teknologien til praktisk bruk som programmering av tarmbakterier for å registrere kosthold eller helseinformasjon.
«Legen kan bruke disse dataene til å diagnostisere og overvåke sykdommen,» sa Nivala.
Fusjon av teknologi og biologi
Mens Nivala tror det vil være små kameraer som utforsker kroppen og hjernen vår i fremtiden, sier hun at det kan være litt langt.
Spesielt siden det er en utfordring å bygge maskiner i molekylær skala.
«Realistisk sett er vi sannsynligvis langt fra at hver hjernecelle registrerer sin synaptiske aktivitet,» sa han. «CRISPR-Cas-systemet er prokaryot, noe som betyr at det er noen utfordringer å overvinne når disse genene overføres til pattedyrceller, spesielt når vi ikke vet nøyaktig hvordan hver del av CRISPR-Cas-systemet fungerer i bakterier.».
Han tror imidlertid at når det skjer vil det være på grunn av foreningen av biologi og teknologi.
«Hvor liten kan vi bygge en digital opptaksenhet ved å bruke konvensjonelle materialer som metall, plast og silisium? Svaret er at vi ikke engang er i nærheten av å oppnå nøyaktigheten og presisjonen som biologi er i stand til å designe enheter på nanoskala, sa Nivala.
Men vi bør ikke føle skyld for det, la han til.
«Naturen har tross alt bare hatt noen få milliarder år med fordel. Det er derfor ingeniører nå henvender seg til biologi for nye måter å bygge ting på i molekylær skala. Og når man bygger teknologi fra biologi, er det mye lettere å koble til og koble til naturlige biologiske systemer, sier Nivala.
Han er sikker på at dette pågående arbeidet legger grunnlaget for et cellebasert biologisk registreringssystem som kan kobles til sensorer som lar systemet oppdage eventuelle relevante biomolekyler.
Kod inn personlig informasjon inn i vårt DNA
Alt dette kan føre til at informasjon blir kodet inn i vårt DNA, for eksempel våre medisinske journaler eller personnummer eller kredittkortopplysninger?
Til en viss grad skjer dette allerede hos salgsselskapet Three Square Market, Wisconsin. Rundt 50 ansatte i selskapet takket ja til arbeidsgivers tilbud om å implantere en elektromagnetisk mikrobrikke i hendene. De kan bruke den til å kjøpe mat på jobben, logge på datamaskinene sine og betjene kopimaskinen.
I likhet med et riskorn i størrelse, ligner brikken på chips implantert i kjæledyr for identifikasjon og sporingsformål. Imidlertid har denne brikken en arbeidsavstand på bare 6 tommer.
BioHax International, den svenske brikkeprodusenten, ønsker etter hvert å bruke brikken til bredere kommersielle applikasjoner.
Dette er bare begynnelsen på mulighetene, ifølge Nivala, som tror at alle våre viktigste data en dag vil bli lagret i vårt cellulære DNA.
«På en måte er noe av det allerede. Genomene våre er ganske viktige. Men tenk om vi kunne lagre hele familiens medisinske historie, bilder og hjemmevideoer inne i kjønnscellecellene, som deretter kunne overføres til barna våre innenfor deres genomene, «sa Nivala. «Kanskje du til og med kan beholde din mors berømte lasagneoppskrift. Jeg vedder på at fremtidige generasjoner vil være veldig takknemlige. «