Forskere ved Columbia University Medical Center (CUMC) i USA har med succes hacket det naturlige immunsystem af den menneskelige tarmbakterie 'Escherichia coli' til et ækvivalent af en molekylær båndoptager, der kan bruges til at spore signalerne og tiden. Med mere indsats forskere baner vejen for nye teknologier, der kan bruge bakteriecellerne fra sygdomsdiagnose til miljøovervågning i fremtiden.
De hackede bakterier kan nu reagere på kemiske ændringer i omgivelserne og derefter 'tidsstemple' dem i DNA. ”Sådanne bakterier, slugt af en patient, kan muligvis registrere de ændringer, de oplever gennem hele fordøjelseskanalen, hvilket giver et hidtil uset syn på tidligere utilgængelige fænomener,” forklarede Harrisburg, University University Medical Center, en seniorforfatter af Science-papiret.
Forskerne koopererede genredigeringssystemet kendt som CRISPR-Cas i bakterien Escherichia coli, for at registrere data, dvs. virusens genetiske information, i bakterier. CRISPR-Cas er en indbygget immunsystem i nogle få bakterier, der gemmer DNA-uddrag fra vira, der har angrebet bakterien for at detektere og give modstand mod yderligere angreb fra lignende vira.
”CRISPR-Cas-systemet er en naturlig biologisk hukommelsesenhed. Fra et ingeniørperspektiv, der faktisk er ret rart, fordi det allerede er et system, der er blevet finpudset gennem evolution for at være rigtig god til at lagre information, ”siger Harris Wang.
Ravi Sheth, en kandidatstuderende i Wangs laboratorium og en medforfatter af avisen siger: ”Når du tænker på at optage tidsmæssigt skiftende signaler med elektronik eller en lydoptagelse ... det er en meget stærk teknologi, men vi tænkte på, hvordan kan du skalere dette til levende celler selv? ”
Det var da forskerne modificerede det cirkulære DNA kaldet plasmider i bakterier for at gemme tiden og invasive begivenheder i dets databibliotek. Når du har gemt dataene, skal du gøre det til et optageenhed dvs. for at gemme disse handlinger i en sekvens brugte holdet CRISPR-Cas spacer-anskaffelsesmaskineri til at sy dem i en sekvens for at fortolke det som et tidsmål.
CRISPR er tidligere blevet brugt af syntetiske biologer til at gemme digte, bøger og billeder i DNA, men dette er første gang CRISPR er blevet brugt til at registrere cellulær aktivitet og tidspunktet for disse begivenheder.
"Nu planlægger vi at se på forskellige markører, der kan ændres under ændringer i naturlige eller sygdomstilstande, i mave-tarmsystemet eller andre steder," sagde Wang.
