Recherche sur le DNA: Encoding Medical Records

En 1878, une série de photographies d'un cavalier sur son cheval au galop fut transformée en un tout premier film intitulé «Le cheval au galop. "

Récemment, des chercheurs de l'université de Harvard ont réussi à recréer cette image en mouvement classique dans l'ADN de la bactérie E. coli.

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C'est vrai. Ils ont codé un film en bactéries.

Les images et autres informations ont déjà été encodées dans des bactéries pendant des années.

Cependant, les chercheurs de Harvard ont fait un pas de plus avec le système d'édition de gènes CRISPR-Cas.

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Ce processus permet aux cellules de recueillir chronologiquement des informations codées en ADN afin de créer une mémoire ou une image, comme le fait une caméra.

"Le plus grand avantage de ce travail est que le système bactérien CRISPR-Cas, que nous avons utilisé comme système d'enregistrement moléculaire synthétique, est capable de capturer et de stocker de manière stable des quantités réelles de données réelles", Jeff Nivala, PhD, chercheur dans le département de génétique à la Harvard Medical School, a déclaré à Healthline.

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Comment cela pourrait-il être utilisé chez les humains

En encodant de vraies images et quelques images du classique film sur les chevaux, Nivala et ses collègues essayaient de présenter des informations qui auraient un écho auprès du public.

Le point le plus sérieux de leur recherche est d'enregistrer l'information biologique au fil du temps.

Puisque les films sont actuellement l'un des plus grands ensembles de données, les chercheurs croient que leur travail jette les bases pour éventuellement utiliser des bactéries comme mini-caméras qui peuvent voyager dans tout le corps, en enregistrant des informations inconnues.

Leur travail change la façon dont les systèmes complexes en biologie peuvent être étudiés. Les chercheurs espèrent qu'avec le temps, les enregistreurs deviendront la norme dans toute la biologie expérimentale.

Actuellement, la façon d'obtenir des informations hors des cellules est de les regarder ou de les perturber en retirant des données. Avec l'enregistreur moléculaire, la cellule catalogue ses propres données, ce qui signifie qu'elle peut progresser et se développer sans interférence de la part des chercheurs.

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"Je suis très excité par la capacité de stockage et la stabilité du système, qui sont potentiellement très importantes et longues", a expliqué M. Nivala. "Ceci est important parce que nous nous appuyons sur notre travail actuel, nous espérons suivre des phénomènes biologiques très complexes sur de longues périodes. Le faire avec succès nécessite de grandes quantités d'espace de stockage stable. "

Par exemple, il croit que les chercheurs peuvent maintenant se pencher sur les moyens d'utiliser la technologie pour des utilisations pratiques comme la programmation de vos bactéries intestinales pour enregistrer des informations sur votre alimentation ou votre santé.

"Votre médecin pourrait utiliser ces données pour diagnostiquer et suivre la maladie", a déclaré Nivala.

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Fusion de la technologie et de la biologie

Tandis que Nivala croit que de minuscules caméras surfent sur notre corps et notre cerveau, il nous dit que c'est peut-être un peu loin.

D'autant que la construction de machines à l'échelle moléculaire est un défi.

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"De façon réaliste, nous sommes probablement très loin d'avoir toutes les cellules du cerveau enregistrant son activité synaptique", a-t-il dit. "Le système CRISPR-Cas est procaryote, ce qui signifie qu'il y a certains défis à surmonter lors du transfert de ces gènes dans des cellules de mammifères, en particulier lorsque nous ne savons pas exactement comment chaque partie du système CRISPR-Cas fonctionne chez les bactéries. "

Cependant, il pense que quand cela arrivera, cela sera dû à l'union de la biologie et de la technologie.

"Jusqu'à quel point pouvons-nous construire un appareil d'enregistrement numérique en utilisant des matériaux conventionnels comme le métal, le plastique et le silicium? La réponse est que nous ne sommes même pas près d'atteindre la précision et la précision avec lesquelles la biologie est capable de concevoir des dispositifs à l'échelle nanométrique ", a déclaré M. Nivala.

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Mais nous ne devrions pas nous sentir mal à ce sujet, a-t-il ajouté.

"Après tout, la nature n'avait que quelques milliards d'années d'avance. C'est pourquoi les ingénieurs se tournent maintenant vers la biologie pour de nouvelles façons de construire des choses à l'échelle moléculaire. Et lorsque vous construisez la technologie à partir de la biologie, il est alors beaucoup plus facile d'établir une interface et de vous connecter avec les systèmes biologiques naturels », a déclaré M. Nivala.

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Il est confiant que ce travail actuel jette les bases d'un système d'enregistrement biologique cellulaire qui peut être couplé à des capteurs qui permettent au système de détecter toute biomolécule pertinente.

Encoder des informations personnelles dans notre ADN

Tout cela pourrait-il conduire à des informations d'encodage dans notre ADN, telles que nos dossiers médicaux ou notre numéro de sécurité sociale, ou les détails de la carte de crédit?

Dans une certaine mesure, cela se passe déjà à la société de distributeurs automatiques Three Square Market, dans le Wisconsin. Une cinquantaine d'employés de l'entreprise ont accepté l'offre de leur employeur de faire implanter une micropuce électromagnétique dans leurs mains. Ils peuvent l'utiliser pour acheter de la nourriture au travail, se connecter à leurs ordinateurs et faire fonctionner la photocopieuse.

Ressemblant à un grain de riz, la puce ressemble aux copeaux implantés dans les animaux de compagnie à des fins d'identification et de suivi. Cependant, cette puce a une distance de travail de seulement 6 pouces.

BioHax International, le fabricant suédois de la puce, veut éventuellement utiliser la puce pour des applications commerciales plus larges.

Ce n'est que le début des possibilités, selon Nivala, qui croit qu'un jour toutes nos données les plus importantes seront stockées dans notre ADN cellulaire.

"D'une certaine manière, c'est déjà le cas. Nos génomes sont assez importants. Mais imaginez si nous pouvions stocker tous nos antécédents médicaux, photos et vidéos de famille dans les cellules germinales, qui pourraient ensuite être transmises à nos enfants dans leurs génomes », a déclaré Nivala. «Peut-être pourriez-vous même conserver la célèbre recette de lasagnes de votre mère.Je parie que les générations futures seraient très reconnaissantes pour cela. "