DNA Research: Encoding Medical Records

Nel 1878, una serie di fotografie di un cavaliere sul suo cavallo al galoppo furono trasformate nel primo film in assoluto intitolato "Il cavallo al galoppo". "

Recentemente, i ricercatori dell'Università di Harvard sono stati in grado di ricreare questa classica immagine in movimento nel DNA dei batteri E. coli.

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Esatto. Hanno codificato un film in batteri.

Immagini e altre informazioni sono già state codificate in batteri per anni.

Tuttavia, i ricercatori di Harvard hanno fatto un ulteriore passo avanti con lo strumento di modifica dei geni del sistema CRISPR-Cas.

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Questo processo consente alle celle di raccogliere le informazioni codificate DNA cronologicamente in modo che possa creare una memoria o un'immagine, proprio come fa una cinepresa.

"Il più grande asporto di questo lavoro è che il sistema batterico CRISPR-Cas, che qui abbiamo imbrigliato come sistema sintetico di registrazione molecolare, è in grado di catturare e memorizzare in modo stabile quantità reali di dati reali," Jeff Nivala, PhD, ricercatore nel dipartimento di genetica della Harvard Medical School, ha detto a Healthline.

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Come potrebbe essere usato negli umani

Codificando le immagini reali e alcuni fotogrammi del classico film di cavalli, Nivala ei suoi colleghi stavano cercando di presentare informazioni che avrebbero avuto riscontro con il pubblico.

Il punto più serio della loro ricerca è registrare le informazioni biologiche nel tempo.

Poiché i film sono attualmente uno dei più grandi set di dati, i ricercatori ritengono che il loro lavoro getti le basi per essere finalmente in grado di impiegare i batteri come mini-telecamere che possono viaggiare in tutto il corpo, registrando informazioni sconosciute.

Il loro lavoro cambia il modo in cui i sistemi complessi in biologia possono essere studiati. I ricercatori sperano che nel tempo i registratori diventino standard in tutta la biologia sperimentale.

Attualmente, il modo per ottenere informazioni dalle celle è guardarle o interromperle prendendo i dati. Con il registratore molecolare, la cellula sta catalogando i propri dati, il che significa che può progredire e svilupparsi senza interferenze da parte dei ricercatori.

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"Sono molto entusiasta della capacità di archiviazione e della stabilità del sistema, che sono potenzialmente molto grandi e lunghe", ha spiegato Nivala. "Questo è importante perché quando sviluppiamo il nostro lavoro attuale, speriamo di tenere traccia di fenomeni biologici molto complessi per lunghi periodi di tempo. Fare così con successo richiede grandi quantità di spazio di archiviazione stabile. "

Per esempio, crede che i ricercatori possano ora esaminare come utilizzare la tecnologia per usi pratici come la programmazione dei batteri intestinali per registrare informazioni sulla dieta o sulla salute.

"Il medico potrebbe utilizzare questi dati per diagnosticare e monitorare le malattie", ha detto Nivala.

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Fusione di tecnologia e biologia

Mentre Nivala crede che in futuro ci saranno piccole videocamere che fanno surf sul nostro corpo e sul nostro cervello, dice che potrebbe essere un po 'fuori moda.

Soprattutto perché costruire macchine su scala molecolare è una sfida.

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"Realisticamente, probabilmente siamo molto lontani dall'avere ogni cellula nel cervello a registrare la sua attività sinaptica", ha affermato. "Il sistema CRISPR-Cas è procariotico, il che significa che ci sono alcune sfide da superare quando si trasferiscono questi geni in cellule di mammiferi, in particolare quando non sappiamo esattamente come ogni parte del sistema CRISPR-Cas funzioni nei batteri. "

Tuttavia, pensa che quando accadrà sarà dovuto all'unione di biologia e tecnologia.

"Quanto piccolo possiamo costruire un dispositivo di registrazione digitale usando materiali convenzionali come metallo, plastica e silicio? La risposta è che non siamo nemmeno vicini a raggiungere l'accuratezza e la precisione con cui la biologia è in grado di progettare dispositivi su scala nanometrica ", ha detto Nivala.

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Ma non dovremmo preoccuparci di questo, ha aggiunto.

"La natura aveva solo qualche miliardo di anni di vantaggio dopo tutto. Ecco perché gli ingegneri si stanno ora rivolgendo alla biologia per nuovi modi di costruire cose su scala molecolare. E quando si costruisce la tecnologia dalla biologia, è molto più facile interfacciarsi e connettersi con i sistemi biologici naturali ", ha affermato Nivala.

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È sicuro che questo lavoro attuale pone le basi per un sistema di registrazione biologico basato su cellule che può essere accoppiato con sensori che consentono al sistema di rilevare qualsiasi biomolecola rilevante.

Codifica delle informazioni personali nel nostro DNA

Tutto ciò potrebbe portare alla codifica di informazioni nel nostro DNA, come le nostre cartelle cliniche o il numero di previdenza sociale, oi dettagli della carta di credito?

In una certa misura, questo sta già accadendo nella società di distributori automatici Three Square Market, nel Wisconsin. Circa 50 dipendenti dell'azienda hanno accettato l'offerta del loro datore di lavoro di avere un microchip elettromagnetico impiantato nelle loro mani. Possono usarlo per acquistare cibo al lavoro, accedere ai loro computer ed eseguire la fotocopiatrice.

Simile a un chicco di riso in dimensioni, il chip è simile ai chip impiantati in animali domestici per scopi di identificazione e monitoraggio. Tuttavia, questo chip ha una distanza di lavoro di soli 6 pollici.

BioHax International, il produttore svedese del chip, desidera utilizzare il chip per applicazioni commerciali più ampie.

Questo è solo l'inizio delle possibilità, secondo Nivala, che crede che un giorno tutti i nostri dati più importanti saranno archiviati nel nostro DNA cellulare.

"In un certo senso, alcuni lo sono già. I nostri genomi sono piuttosto importanti. Ma immagina di poter archiviare tutta la nostra storia medica, le immagini e i video domestici della nostra famiglia all'interno di cellule germinali, che potrebbero poi essere trasmesse ai nostri figli all'interno del loro genoma ", ha affermato Nivala. "Forse potresti anche conservare la famosa ricetta di lasagne di tua madre.Scommetto che le generazioni future sarebbero molto grate per questo. “