Investigación de ADN: codificación de registros médicos
En 1878, una serie de fotografías de un jinete en su caballo al galope se convirtió en la primera película titulada, "El caballo galopante.»
Recientemente, los investigadores de la Universidad de Harvard pudieron recrear esta clásica imagen en movimiento en el ADN de la bacteria E. coli.
Así es. Codificaron una película en bacterias.
Las imágenes y otra información ya se han codificado en bacterias durante años.
Sin embargo, los investigadores de Harvard lo han tomado un paso más con la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas system.
Ese proceso permite que las células recopilen información codificada por ADN cronológicamente para que pueda crear una memoria o imagen, al igual que una cámara de cine.
"Lo más importante de este trabajo es que el sistema bacteriano CRISPR-Cas, que aquí hemos aprovechado como un sistema de registro molecular sintético, es capaz de capturar y almacenar de manera estable cantidades prácticas de datos reales", Jeff Nivala, PhD, investigador en el Departamento de genética de la Facultad de Medicina de Harvard, dijo a Healthline.
Cómo podría usarse en humanos
Al codificar imágenes reales y algunos cuadros de la clásica película de caballos, Nivala y sus colegas intentaron presentar información que resonaría en el público.
El punto más serio de su investigación es registrar información biológica a lo largo del tiempo.
Dado que las imágenes en movimiento son actualmente uno de los conjuntos de datos más grandes, los investigadores creen que su trabajo sienta las bases para eventualmente emplear bacterias como mini cámaras que pueden viajar por todo el cuerpo, registrando información desconocida.
Su trabajo cambia la forma en que se pueden estudiar los sistemas complejos en biología. Los investigadores esperan que con el tiempo los registradores se conviertan en estándar en toda la biología experimental.
Actualmente, la forma de obtener información de las celdas es mirarlas o interrumpirlas sacando datos. Con el registrador molecular, la célula está catalogando sus propios datos, lo que significa que puede progresar y desarrollarse sin interferencia de los investigadores.
"Estoy muy entusiasmado con la capacidad de almacenamiento y la estabilidad del sistema, que son potencialmente muy grandes y largas", explicó Nivala. “Esto es importante porque a medida que avanzamos en nuestro trabajo actual, esperamos rastrear fenómenos biológicos muy complejos durante largos períodos de tiempo. Hacerlo con éxito requiere grandes cantidades de espacio de almacenamiento estable ".
Por ejemplo, cree que los investigadores ahora pueden buscar formas de usar la tecnología para usos prácticos, como programar sus bacterias intestinales para registrar información sobre su dieta o salud.
"Su médico podría usar estos datos para diagnosticar y rastrear enfermedades", dijo Nivala.
Fusionando tecnología y biología
Si bien Nivala cree que las cámaras pequeñas que navegan por nuestro cuerpo y cerebro sucederán en el futuro, dice que puede estar un poco lejos.
Sobre todo porque construir máquinas a escala molecular es un desafío.
"Siendo realistas, probablemente estamos muy lejos de tener cada célula del cerebro registrando su actividad sináptica", dijo. "El sistema CRISPR-Cas es procariota, lo que significa que hay ciertos desafíos que deben superarse al transferir estos genes a las células de mamíferos, particularmente cuando no sabemos exactamente cómo funciona cada parte del sistema CRISPR-Cas en las bacterias".
Sin embargo, él piensa que cuando suceda será debido a la unión de la biología y la tecnología.
“¿Qué tan pequeño podemos construir un dispositivo de grabación digital utilizando materiales convencionales como metal, plástico y silicio? La respuesta es que ni siquiera estamos cerca de lograr la precisión y precisión con la que la biología puede diseñar dispositivos a nanoescala ”, dijo Nivala.
Pero no deberíamos sentirnos mal por esto, agregó.
“La naturaleza solo tuvo unos pocos miles de millones de años de ventaja después de todo. Es por eso que los ingenieros ahora están recurriendo a la biología en busca de nuevas formas de construir cosas a escala molecular. Y cuando se construye tecnología a partir de la biología, es mucho más fácil interactuar y conectarse con sistemas biológicos naturales ”, dijo Nivala.
Confía en que este trabajo actual sienta las bases para un sistema de registro biológico basado en células que se puede combinar con sensores que permiten que el sistema detecte cualquier biomolécula relevante.
Codificación de información personal en nuestro ADN
¿Podría todo esto conducir a codificar información en nuestro ADN, como nuestros registros médicos o el número de la Seguridad Social, o los detalles de la tarjeta de crédito?
Hasta cierto punto, esto ya está sucediendo en la empresa de máquinas expendedoras Three Square Market, en Wisconsin. Alrededor de 50 de los empleados de la compañía aceptaron la oferta de su empleador de tener un microchip electromagnético implantado en sus manos. Pueden usarlo para comprar alimentos en el trabajo, iniciar sesión en sus computadoras y ejecutar la copiadora.
Parecido a un grano de arroz de tamaño, el chip es similar a los chips implantados en las mascotas con fines de identificación y seguimiento. Sin embargo, este chip tiene una distancia de trabajo de solo 6 pulgadas.
BioHax International, el fabricante sueco del chip, finalmente quiere usar el chip para aplicaciones comerciales más amplias.
Esto es solo el comienzo de las posibilidades, según Nivala, quien cree que algún día todos nuestros datos más importantes se almacenarán en nuestro ADN celular.
“En cierto modo, algo de eso ya lo es. Nuestros genomas son bastante importantes. Pero imagine si pudiéramos almacenar todo nuestro historial médico familiar, fotos y videos caseros dentro de las células de la línea germinal, que luego podrían pasar a nuestros hijos dentro de sus genomas ”, dijo Nivala. “Tal vez incluso podrías almacenar la famosa receta de lasaña de tu madre. Apuesto a que las generaciones futuras estarían muy agradecidas por eso ”.