Können wir medizinische Aufzeichnungen in unsere DNA kodieren?

1878 wurde eine Serie von Fotografien eines Reiters auf seinem galoppierenden Pferd zum allerersten Film mit dem Titel "The Galloping Horse". "

Vor kurzem konnten Forscher der Harvard University dieses klassische Bewegtbild in die DNA der Bakterien E zurĂĽckverwandeln. coli .

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Das stimmt. Sie kodierten einen Film in Bakterien.

Bilder und andere Informationen sind bereits seit Jahren in Bakterien kodiert.

Allerdings haben die Harvard-Forscher mit dem Gen-Editier-Tool CRISPR-Cas einen Schritt weiter gegangen.

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Dieser Prozess ermöglicht es Zellen, DNA-kodierte Informationen chronologisch zu sammeln, so dass sie eine Erinnerung oder ein Bild erzeugen können, ähnlich wie bei einer Filmkamera.

"Das größte Ergebnis dieser Arbeit ist, dass das bakterielle CRISPR-Cas-System, das wir hier als synthetisches molekulares Aufzeichnungssystem nutzen, in der Lage ist, praktische Mengen realer Daten zu erfassen und stabil zu speichern." Jeff Nivala, PhD, Forscher in der Abteilung für Genetik an der Harvard Medical School, sagte Healthline.

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Wie es beim Menschen verwendet werden könnte

Nivala und seine Kollegen versuchten durch die Kodierung realer Bilder und einiger Bilder des klassischen Pferdefilms Informationen zu vermitteln, die in der Ă–ffentlichkeit ankommen wĂĽrden.

Der schwerwiegendere Punkt ihrer Forschung ist die Erfassung biologischer Informationen im Laufe der Zeit.

Da Filme derzeit einer der größten Datensätze sind, glauben die Forscher, dass ihre Arbeit die Grundlage dafür schafft, Bakterien als Minikameras einzusetzen, die durch den Körper wandern und unbekannte Informationen aufnehmen können.

Ihre Arbeit verändert die Art, wie komplexe Systeme in der Biologie untersucht werden können. Die Forscher hoffen, dass im Laufe der Zeit Recorder in der gesamten experimentellen Biologie Standard werden.

Gegenwärtig besteht die Möglichkeit, Informationen aus Zellen herauszuholen, darin, sie zu beobachten oder sie zu unterbrechen, indem sie Daten herausnimmt. Mit dem molekularen Aufzeichnungsgerät katalogisiert die Zelle ihre eigenen Daten, was bedeutet, dass sie fortschreiten und sich ohne Einmischung von Forschern entwickeln können.

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"Ich bin sehr erfreut über die Speicherkapazität und Stabilität des Systems, die möglicherweise sehr groß und lang sind", erklärte Nivala. "Dies ist wichtig, denn wenn wir auf unserer aktuellen Arbeit aufbauen, hoffen wir, sehr komplexe biologische Phänomene über lange Zeiträume zu verfolgen. Dies erfordert eine große Menge an stabilem Speicherplatz. "

Zum Beispiel glaubt er, dass Forscher nun Möglichkeiten finden können, die Technologie für praktische Anwendungen wie die Programmierung von Darmbakterien zu nutzen, um Informationen über Ihre Ernährung oder Gesundheit aufzuzeichnen.

"Ihr Arzt könnte diese Daten verwenden, um Krankheiten zu diagnostizieren und zu verfolgen", sagte Nivala.

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Technologie und Biologie verschmelzen

Während Nivala glaubt, dass in Zukunft winzige Kameras in unserem Körper und Gehirn surfen werden, sagt er, dass es ein bisschen weit weg sein könnte.

Zumal der Bau von Maschinen im molekularen MaĂźstab eine Herausforderung darstellt.

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"Realistisch gesehen sind wir wahrscheinlich weit davon entfernt, dass jede Zelle im Gehirn ihre synaptische Aktivität aufzeichnet", sagte er. "Das CRISPR-Cas-System ist prokaryotisch, was bedeutet, dass bestimmte Herausforderungen beim Transfer dieser Gene in Säugetierzellen zu bewältigen sind, insbesondere wenn wir nicht genau wissen, wie jeder Teil des CRISPR-Cas-Systems in Bakterien funktioniert. "

Allerdings denkt er, wenn es passiert, wird es aufgrund der Verbindung von Biologie und Technologie sein.

"Wie klein können wir ein digitales Aufnahmegerät mit herkömmlichen Materialien wie Metall, Kunststoff und Silizium bauen? Die Antwort ist, dass wir noch nicht einmal annähernd die Genauigkeit und Präzision erreicht haben, mit der die Biologie in der Lage ist, nanoskalige Geräte zu entwickeln ", sagte Nivala.

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Aber wir sollten uns nicht schlecht fĂĽhlen, fĂĽgte er hinzu.

"Die Natur hatte nur ein paar Milliarden Jahre Vorsprung. Aus diesem Grund wenden sich Ingenieure nun der Biologie zu, um neue Wege zu finden, Dinge auf molekularer Ebene zu bauen. Und wenn man Technologie aus der Biologie baut, ist es viel einfacher, mit natĂĽrlichen biologischen Systemen in Verbindung zu treten und sie zu verbinden ", sagte Nivala.

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Er ist zuversichtlich, dass diese aktuelle Arbeit die Grundlage für ein zellbasiertes biologisches Aufzeichnungssystem schafft, das mit Sensoren gekoppelt werden kann, die es dem System ermöglichen, jedes relevante Biomolekül zu erfassen.

Kodierung von persönlichen Informationen in unsere DNA

Könnte all dies dazu führen, dass Informationen in unsere DNS kodiert werden, wie zum Beispiel unsere Krankenakte oder Sozialversicherungsnummer oder Kreditkartendetails?

Bis zu einem gewissen Grad geschieht dies bereits beim Automatenhersteller Three Square Market in Wisconsin. Etwa 50 der Mitarbeiter des Unternehmens nahmen das Angebot ihres Arbeitgebers an, ihnen einen elektromagnetischen Mikrochip implantieren zu lassen. Sie können damit Lebensmittel bei der Arbeit kaufen, sich an ihren Computern anmelden und den Kopierer bedienen.

Ähnlich wie ein Reiskorn ähnelt der Chip Chips, die zur Identifizierung und Verfolgung in Haustiere implantiert werden. Dieser Chip hat jedoch einen Arbeitsabstand von nur 6 Zoll.

BioHax International, der schwedische Hersteller des Chips, möchte den Chip später für breitere kommerzielle Anwendungen nutzen.

Dies ist nur der Anfang der Möglichkeiten, sagt Nivala, der glaubt, dass eines Tages alle unsere wichtigsten Daten in unserer zellulären DNA gespeichert werden.

"Irgendwie schon. Unsere Genome sind ziemlich wichtig. Aber stellen Sie sich vor, wir könnten unsere gesamte Familienanamnese, Bilder und Heimvideos in Keimbahnzellen speichern, die dann innerhalb ihres Genoms an unsere Kinder weitergegeben werden könnten ", sagte Nivala. "Vielleicht könntest du sogar das berühmte Lasagne-Rezept deiner Mutter aufbewahren.Ich wette, dass zukünftige Generationen dafür sehr dankbar sein würden. "