DNA Research: Encoding Medical Records

In 1878 werd een reeks foto's van een rijder op zijn galopperende paard omgezet in de allereerste film met de titel: "The Galloping Horse. "

Onlangs konden onderzoekers van de Universiteit van Harvard dit klassieke bewegende beeld opnieuw creëren in het DNA van de bacterie E. coli.

AdvertentieAdvertisement

Dat klopt. Ze codeerden een film in bacteriën.

Afbeeldingen en andere informatie zijn al jaren in bacteriën gecodeerd.

De onderzoekers van Harvard hebben echter een stap verder gezet met het CRISPR-Cas-systeem voor het bewerken van genen.

Advertentie

Met dat proces kunnen cellen door DNA gecodeerde informatie chronologisch verzamelen, zodat het een herinnering of afbeelding kan creëren, vergelijkbaar met een filmcamera.

"De grootste afhaalmogelijkheid van dit werk is dat het bacteriële CRISPR-Cas-systeem, dat we hier hebben gebruikt als een synthetisch moleculair opnamesysteem, praktische hoeveelheden echte gegevens kan vastleggen en opslaan", Jeff Nivala, PhD, onderzoeker bij de afdeling genetica aan de Harvard Medical School, vertelde Healthline.

advertentieAdvertentie

Hoe het zou kunnen worden gebruikt bij mensen

Door echte afbeeldingen en een paar frames van de klassieke paardenfilm te coderen, probeerden Nivala en zijn collega's informatie te presenteren die resoneerde met het publiek.

Het meest serieuze punt van hun onderzoek is het vastleggen van biologische informatie in de tijd.

Omdat films momenteel een van de grootste datasets zijn, geloven de onderzoekers dat hun werk de basis legt om uiteindelijk bacteriën te kunnen gebruiken als minicamera's die door het lichaam kunnen reizen en onbekende informatie kunnen registreren.

Hun werk verandert de manier waarop complexe systemen in de biologie bestudeerd kunnen worden. De onderzoekers hopen dat recorders na verloop van tijd standaard worden in alle experimentele biologie.

Momenteel is de manier om informatie uit cellen te krijgen door ze te bekijken of te verstoren door gegevens te verwijderen. Met de moleculaire recorder catalogiseert de cel zijn eigen gegevens, wat betekent dat deze zich kan voortbewegen en zich verder kan ontwikkelen zonder tussenkomst van onderzoekers.

AdvertentieAdvertisement

"Ik ben zeer enthousiast over de opslagcapaciteit en stabiliteit van het systeem, die mogelijk erg groot en lang zijn," legde Nivala uit. "Dit is belangrijk omdat we, omdat we voortbouwen op ons huidige werk, hopen dat we zeer complexe biologische fenomenen over lange perioden kunnen volgen. Als u dit met succes doet, heeft u enorme hoeveelheden stabiele opslagruimte nodig. "

Hij is bijvoorbeeld van mening dat onderzoekers nu kunnen zoeken naar manieren om de technologie te gebruiken voor praktisch gebruik, zoals het programmeren van uw darmbacteriën om informatie over uw dieet of gezondheid vast te leggen.

"Uw arts kan deze gegevens gebruiken om ziekten te diagnosticeren en bij te houden," zei Nivala.

Advertentie

Technologie en biologie samenvoegen

Hoewel Nivala denkt dat kleine camera's die ons lichaam en onze hersenen gaan surfen in de toekomst zullen plaatsvinden, zegt hij dat het misschien een eindje verwijderd is.

Vooral omdat het bouwen van machines op moleculaire schaal een uitdaging is.

AdvertentieAdvertentie

"Realistisch gezien zijn we er waarschijnlijk nog ver van dat elke cel in de hersenen zijn synaptische activiteit registreert," zei hij. "Het CRISPR-Cas-systeem is prokaryotisch, wat betekent dat er bepaalde uitdagingen overwonnen moeten worden bij het overbrengen van deze genen naar zoogdiercellen, vooral als we niet precies weten hoe elk onderdeel van het CRISPR-Cas-systeem in bacteriën functioneert. "

Hij denkt echter dat wanneer het gebeurt, dit te danken zal zijn aan het samengaan van biologie en technologie.

"Hoe klein kunnen we een digitaal opnameapparaat bouwen met conventionele materialen zoals metaal, plastic en silicium? Het antwoord is dat we niet eens in de buurt zijn van het bereiken van de nauwkeurigheid en precisie waarmee de biologie in staat is nanoscale apparaten te engineeren, "zei Nivala.

Advertentie

Maar we moeten ons hier niet slecht over voelen, voegde hij eraan toe.

"De natuur had immers maar een paar miljard jaar voorsprong. Daarom wenden ingenieurs zich nu tot biologie voor nieuwe manieren om dingen op moleculaire schaal te bouwen. En als je technologie uit de biologie bouwt, is het veel gemakkelijker om te communiceren met natuurlijke biologische systemen, "zei Nivala.

Advertentie-advertentie

Hij is ervan overtuigd dat dit huidige werk de basis legt voor een celgebaseerd biologisch opnamesysteem dat gekoppeld kan worden met sensoren die het systeem in staat stellen relevante biomoleculen te detecteren.

Coderen van persoonlijke informatie in ons DNA

Zou dit allemaal kunnen leiden tot het coderen van informatie in ons DNA, zoals ons medisch dossier of sofinummer of creditcardgegevens?

Tot op zekere hoogte gebeurt dit al bij het verkoopautomatenbedrijf Three Square Market in Wisconsin. Ongeveer 50 van de werknemers van het bedrijf accepteerden het aanbod van hun werkgever om een ​​elektromagnetische microchip in hun handen te laten implanteren. Ze kunnen het gebruiken om voedsel op het werk te kopen, in te loggen op hun computer en het kopieerapparaat te gebruiken.

De chip lijkt qua grootte op een rijstkorrel en is vergelijkbaar met chips die in huisdieren worden geïmplanteerd voor identificatie- en trackingdoeleinden. Deze chip heeft echter een werkafstand van slechts 6 inch.

BioHax International, de Zweedse maker van de chip, wil de chip uiteindelijk gebruiken voor bredere commerciële toepassingen.

Dit is nog maar het begin van de mogelijkheden, volgens Nivala, die op een dag denkt dat al onze belangrijkste gegevens zullen worden opgeslagen in ons cellulaire DNA.

"In zekere zin is een deel ervan dat al. Onze genomen zijn behoorlijk belangrijk. Maar stel je voor dat we al onze medische familiegeschiedenis, foto's en homevideo's in kiemlijncellen kunnen opslaan, die vervolgens in onze genoom kunnen worden doorgegeven aan onze kinderen, "zei Nivala. "Misschien kun je zelfs het beroemde lasagne-recept van je moeder opslaan.Ik wed dat toekomstige generaties daar heel dankbaar voor zijn. “