Tecnología CRISPR para grabar fotos y vídeos en el ADN de las bacterias
Tecnología CRISPR para grabar fotos y vídeos en el ADN de las bacterias
Investigadores de la Universidad de Harvard han codificado en el genoma de un grupo de bacterias la información digital de una fotografía y un GIF o animación corta. Después han secuenciado el ADN de los microorganismos para recuperar la imagen y el vídeo con una precisión del 90%. El avance se ha conseguido con la técnica CRISPR de corta-pega genético y ya ha despertado la imaginación de los científicos en el campo de la ‘grabación molecular’.
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La imagen de una mano y un GIF corto (cinco frames de la yegua Annie G. galopando en la película corta Human and Animal Locomotion de Eadweard Muybridge, con una resolución de 36 × 26 píxeles) se ha logrado grabar y recuperar del genoma de las bacterias.
El logro, publicado esta semana en la revista Nature por científicos de la Universidad de Harvard (EE UU), abre al camino al almacenamiento de datos digitales dentro de células vivas: la grabación molecular.
"Queremos convertir a las células en historiadores", destaca uno de los autores, Seth Shipman, neurocientífico del Harvard Medical School, quien añade: "Prevemos el desarrollo de futuros sistemas de memoria biológica mucho más pequeños y versátiles que las tecnologías actuales".
Codificación de los colores de la mano en nucleótidos del ADN. / Seth L. Shipman et al. / Harvard University
Los investigadores comenzaron demostrando que el ADN se puede usar para codificar no sólo la información genética, sino cualquier otra. En su caso asociaron los datos digitales (píxeles en una escala de grises) de la fotografía de la mano a secuencias de nucleótidos (con citosina C, timina T, adenina A y guanina G), que insertaron en el genoma de bacterias E. coli con la ayuda de la tecnología CRISPR Cas de edición de genes.
Una vez codificada la información en el genoma de los microorganismos, se puede recuperar a conveniencia más tarde, para obtener de nuevo la imagen de la mano o cualquier otra. Siguiendo este método y de forma similar, codificaron y reconstruyeron el vídeo corto de la yegua galopando. Para trabajar con este GIF, las secuencias se entregaron a las bacterias de forma ordenada frame a frame a lo largo del tiempo a las bacterias vivas, en cuyo genoma se insertó en ese orden en que fueron entregados.
“Una vez insertados en el genoma de E. coli, los datos pueden ser recuperados secuenciando el ADN, y las imágenes o GIF se reconstruyen leyendo el código de nucleótidos de los píxeles, con una precisión a día de hoy del 90%”, explican los autores.
Esquema de la grabación de imágenes en el genoma y posterior recuperación de la información. / Seth L. Shipman et al. / Harvard University
Los investigadores destacan que la capacidad de grabar sucesos secuenciales como una película a nivel molecular es clave para la idea de reinventar el concepto mismo de grabación utilizando la ingeniería molecular. En este contexto, las propias células podrían ser inducidas a registrar eventos moleculares –como cambios en la expresión génica a través del tiempo– en sus propios genomas. Luego la información podría ser recuperada simplemente secuenciando los genomas de las células en las que se almacena.
"La naturaleza secuencial de CRISPR hace que sea un sistema atractivo para grabar eventos, como un grabador molecular, a lo largo del tiempo", insiste Shipman, que adelanta: “Queremos utilizar neuronas para registrar la historia molecular del cerebro a lo largo del desarrollo”.
Referencia bibliográfica:
Seth Shipman et al. “CRISPR-Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria”. Nature, 13 de julio de 2017. Doi: 10.1038/nature23017.
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