Las bacterias ahora pueden almacenar datos

Con la herramienta de edición de genes CRISPR, científicos de la Universidad de Harvard han desarrollado una técnica que registra datos de forma permanente en las células vivas.

Increíblemente, la información impresa sobre estos microorganismos se puede transmitir a la siguiente generación.

CRISPR/Cas9 se está convirtiendo en una herramienta muy versátil.

El sistema de edición molecular barato y fácil de usar que irrumpió en la escena de la biotecnología sólo hace unos años está siendo utilizado para una variedad de aplicaciones, incluyendo la ingeniería genética, la edición de ARN, el modelado de enfermedades, y la lucha contra los retrovirus como el VIH.

Y ahora, también se puede utilizar para convertir microorganismos en verdaderas unidades de disco duro.

Los científicos han hecho esto antes, pero de una manera completamente artificial de principio a fin.

En esos experimentos anteriores, la información se codifica en una secuencia de ADN, el ADN es sintetizado y toda la información se mantuvo fuera del ámbito de los organismos vivos.

En el nuevo estudio, trabajaron el almacenamiento de datos de ADN de una manera completamente diferente.

Escribieron la información directamente en el genoma. Mientras que la cantidad total de datos de ADN que han almacenado actualmente dentro de un genoma es relativamente pequeña en comparación con los sistemas de almacenamiento de datos de ADN completamente sintéticos, el almacenamiento de información basado en el genoma tiene muchas ventajas potenciales.

Estas ventajas, podrían incluir más alta fidelidad y la capacidad de interactuar directamente con la biología.

Por ejemplo, una bacteria podría ser enseñada a reconocer, proporcionar información, e incluso matar a otros microorganismos en medio de ella, o proporcionar un registro de su expresión genética.

Dependiendo de cómo se calcula se guardaron entre aproximadamente 30 y 100 bytes de información. Que es bastante alto en comparación con el récord anterior establecido dentro de una célula viva, que era de ~ 11 bits.

Para hacerlo, los investigadores utilizan el sistema inmunológico de las bacterias, en forma de CRISPR, para escribir los datos directamente en el genoma de las células bacterianas.

Esto permitió que las bacterias modificadas transmitan esta información personalizada a la siguiente generación, por lo que esta forma de almacenamiento de datos biológica es extremadamente eficiente y potente.
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Aprovecharon el poder del sistema inmune integrado de las bacterias, también denominado CRISPR, para hacer esto posible.

Cada vez que un virus ataca una bacteria, CRISPR registra el evento con diligencia en el ADN, que posteriormente puede hacer referencia en caso de un ataque viral renovado.

Esto se hace mediante el almacenamiento de pequeñas secuencias del ADN viral, llamados espaciadores. En su experimento, los investigadores querían ver si estos espaciadores se podrían añadir en una secuencia particular, lo que crearía una línea de tiempo de cuándo se agregaron estos espaciadores.

Los investigadores pensaron que este ordenamiento temporal de los espaciadores podría constituir la base de un dispositivo de grabación molecular.

Durante el experimento, los segmentos sueltos de ADN se inyectaron en una cepa de la bacteria E. coli equipada con CRISPR/Cas9.

Sin embargo, estos fragmentos de ADN no fueron arbitrarios, contenían secuencias específicas de datos que contenían secuencias específicas de letras elegidas por los científicos.

Estos segmentos fueron introducidos uno a la vez, y las bacterias los integraron sistemáticamente de una manera linealmente coherente para reflejar el orden en que se introdujeron.

Los investigadores sólo añadieron unos espaciadores para demostrar su teoría. Pero dado que otros espaciadores están disponibles, hay un número absolutamente asombroso de combinaciones posibles.

Estos experimentos sientan las bases para un sistema de grabación que podría ser utilizado para monitorear eventos moleculares que ocurren durante períodos de tiempo largos.

Por ejemplo, con el tiempo podría ayudar a responder preguntas como lo que ocurre con la regulación de genes dentro de una célula a medida que pasa de un estado saludable a una enfermedad.

O también podría ser utilizado para registrar la información sobre el medio ambiente fuera de la célula, por ejemplo la presencia de productos químicos específicos, toxinas o patógenos.

En el futuro, el equipo desea estimular el sistema para que los datos puedan ser almacenados de forma más completa a nivel de células individuales, en lugar de tener que utilizar una población de células para codificar/decodificar la información.

Fuente: Gizmodo