Por primera vez se ha conseguido codificar, y más tarde reproducir, una primitiva película en el ADN de células vivas. Científicos financiados por los Institutos Nacionales de Salud (NIH), en Estados Unidos, dicen que es un paso importante hacia una «grabadora molecular» que podría algún día hacer posible la obtención de lecturas, por ejemplo, de los estados internos cambiantes de las neuronas a medida que se desarrollan.
«Queremos convertir las células en historiadores», explicó el Ph.D. de neurociencia Seth Shipman, post-doctoral becario en la Escuela de Medicina de Harvard, Boston. «Prevemos un sistema de memoria biológica que es mucho más pequeño y más versátil que las tecnologías actuales que, con el tiempo, será capaz de rastrear muchos eventos de forma no intrusiva».
Shipman, junto con los Doctores de Harvard George Church, Jeffrey Macklis y Jeff Nivala informó acerca de su prueba de concepto para una futurista «cinta de teletipo molecular», en la revista Nature. El trabajo fue financiado por el Instituto Nacional de Salud Mental de los NIH, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Derrame Cerebral y el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano.
La capacidad de grabar tales sucesos secuenciales como una película a nivel molecular es clave para la idea de reinventar el propio concepto de grabación utilizando la ingeniería molecular, dicen los investigadores. En este esquema, las células mismas podrían ser inducidas a registrar eventos moleculares (como cambios en la expresión génica a través del tiempo) en sus propios genomas. Entonces la información podría ser recuperada simplemente secuenciando los genomas de las células en las que se almacena. [Este proceso da una vuelta de tuerca al que os mostramos en esta historia sobre el almacenaje y recuperación de un sistema operativo y un cortometraje usando ADN.]
«Si tuviéramos esos pasos de transcripción, podríamos usarlos como una receta para diseñar células similares», agregó Shipman. «Estos podrían ser utilizados para modelar enfermedades, o incluso en las terapias».
Para empezar, los investigadores tuvieron que demostrar que el ADN puede ser utilizado para codificar no sólo la información genética, sino cualquier información secuencial arbitraria en un genoma. Para ello, recurrieron a la tecnología de edición de genes financiada por el NIH, CRISPR. Primero demostraron que podían codificar y recuperar una imagen de una mano humana en ADN insertado en bacterias. A continuación, de forma similar, codificaron y reconstruyeron los fotogramas del clásico original de una yegua en movimiento de 1870, que es una secuencia de movimiento plasmada en fotos: un precursor de las imágenes en movimiento.
Los investigadores ya habían demostrado previamente que podían usar CRISPR para almacenar secuencias de ADN en bacterias. CRISPR es un grupo de proteínas y ADN que actúan como sistema inmune en algunas bacterias, vacunándolas con recuerdos genéticos de infecciones virales. Cuando un virus infecta una bacteria, CRISPR corta parte del ADN extraño y lo almacena en el propio genoma de la bacteria. La bacteria luego utiliza el ADN almacenado para reconocer el virus y defenderse contra futuros ataques.
«La naturaleza secuencial de CRISPR hace que sea un sistema atractivo para registrar eventos con el tiempo», explicó Shipman.
Los investigadores, de manera similar, tradujeron cinco fotogramas del caballo de carreras en secuencia de fotos en movimiento al ADN. En el transcurso de cinco días, trataron secuencialmente las bacterias con un marco de ADN traducido. Posteriormente, fueron capaces de reconstruir la película con un 90 por ciento de precisión secuenciando el ADN bacteriano.
Aunque esta tecnología pueda ser utilizada en una variedad de formas, los investigadores en última instancia esperan utilizarlo para estudiar el cerebro.
«Queremos utilizar las neuronas para registrar una historia molecular del cerebro a través del desarrollo», dijo Shipman. «Esta grabadora molecular nos permitirá eventualmente recopilar datos de todas las células del cerebro a la vez, sin necesidad de acceder a ellas, de observar directamente las células o de interrumpir el sistema para extraer material genético o proteínas».
Artículo original publicado por el Instituto Nacional de Salud Mental. Revisado y traducido por ¡QFC!
