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DNA信息存储的革命!记录细胞生命的关键事件,为你储存一场DNA的电影

在互联网时代,如果我们想要存储电影,有各种各样高科技的方法。生物医学当然也不甘落后,早有科学家坦言,细胞生命的所有关键事件的回顾就相当于一场场电影的播放,那么,作为遗传信息根源的DNA,每一项细胞生命相关事件信息该放哪呢?它们的“电影”该如何存储?日前,研究人员已经成功利用CRISPR-Cas将细菌基因组编码控制的细胞生命关键事件存储到微生物免疫系统中。

7月11日,哈佛医学院合成生物学家Seth Shipman在Nature期刊发表的最新研究中,利用 CRISPR 手段,成功将图片和视频短片编码进了细菌的 DNA 中,通过测序 DNA 再重新提取出来后仍相当准确。其证明了活细胞作为一种可靠媒介,存储一定数量的数据完全有可能。曾经,Shipman在研究大脑发育时因缺乏捕获大脑中的细胞获取独特身份的技术而感到沮丧,但这也激发了他探索细胞记录器制作方式的斗志。他说:“我相信细胞可以记录各种各样的信息,DNA是最好的载体,我希望这些记录分子可以在神经系统的信息记录中起作用。”

图片来源:NIH

科学家们认为,DNA是存档数据的绝佳媒介,而Shipman的努力已经说明了合成寡核苷酸在DNA体外组装时的信息存储潜力。在DNA中信息存储还有待开发,存储途径可以通过随时添加核苷酸,将信息写入活细胞基因组;同时利用Cas1-Cas2整合酶,在CRISPR-Cas微生物免疫系统中存储入侵病毒的核苷酸含量,并赋予适应性免疫力。这是目前DNA信息存储最终努力的方向。也许,CRISPR-Cas会是最好的细胞记录器。

为了开发这样的系统,Shipman的团队必须建立一种能够在细胞中记录数百个事件的方法。Shipman及其同事,包括哈佛遗传学家George Church成功利用了CRISPR-Cas免疫系统,让研究人员能够以相对简单和准确的方式改变基因组,并对其信息进行有效存储。

北卡罗来纳州达勒姆的半导体研究公司的首席科学家维克托•基诺夫(Victor Zhirnov)称这项工作是“革命性的”,并希望在Shipman的研究基础上改进这一技术。“就如同1903年第一架飞机成功飞上天空一样,好奇心是最重要的,”Zhirnov说。“而且,别忘了,10年后,也就是1913年的飞机,跟我们现在的飞机构造几乎一样,这就是奠基者的力量。”相信,在不远的将来,技术的进步能够使细胞生命的关键事件更加顺利地存储,我们期待在未来上演一场最好的DNA电影。

参考资料:

1. Lights, camera, CRISPR: Biologists use gene editing to store movies in DNA

2. CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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