Komórki jako rejestratory danych

Rynek urządzeń rejestrujących może się mocno zmienić w niedalekiej przyszłości. Naukowcy wykorzystali popularne narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas9 i przekształcili DNA komórki w taki sposób, by dokumentowało czas trwania oraz kolejność zdarzeń zachodzących w komórce.

W ostatnich latach pojawiło się wiele podobnych rejestratorów opartych na CRISPR. Istnieje nadzieja na przyszłe wykorzystanie tego typu wynalazków w skali globalnej, by śledzić indywidualną linię komórkową czy zmiany ekspresji genów.

- Genom ma olbrzymią pojemność zapisu. Dzięki CRISPR w końcu mamy narzędzie, aby zacząć z tych możliwości korzystać - mówi Jan Philipp Junker, biolog z Max Delbrück Center for Molecular Medicine w Berlinie.

Inspiracja do stworzenia rejestratora komórkowego okazała się banalna. Był nią rejestrator danych lotu, który można znaleźć w każdym statku powietrznym. Podobnie jak urządzenie monitoruje dane zbierane przez maszynę, biologiczny rejestrator jest w stanie "nagrywać" bodźce, na które narażona jest komórka, a nawet wymazywać zebrane informacje i ponownie zapisywać nowe na terenie tego samego genomu.

Metoda CRISPR-Cas9 wykorzystywana do zmiany sekwencji DNA polega na użyciu enzymu Cas9 w celu wycięcia fragmentu DNA. Wynalazcy biologicznego rejestratora posłużyli się plazmidami, a także stworzyli bakterię zdolną do ekspresji Cas9 w obecności określonego antybiotyku. Cały system nazwali CAMERA1. Komórki bakteryjne nie posiadają niektórych mechanizmów naprawy, obecnych w komórkach ssaków, dlatego plazmid będący celem Cas9 ulegał degradacji, a nowy zajmował jego miejsce. Na podstawie pomiaru stosunku plazmidów zdegradowanych i normalnych, naukowcy mogli odczytywać informacje, odzwierciedlając tym samym procesy zachodzące w komórce. Wynalazek po udoskonaleniu ma zostać użyty do prześledzenia drogi rozwojowej pojedynczych komórek Danio pręgowanego.

Źródło: nature.com