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13 de julho de 2017

Cientistas usaram CRISPR para colocar um GIF dentro do DNA de um organismo vivo

Os pesquisadores de Harvard incorporaram imagens nos genomas das bactérias para testar os limites do armazenamento de DNA.

MIT Technology Review, por Emily Mullin, 12 de julho de 2017
Os pesquisadores de Harvard usaram o sistema de edição de genes CRISPR para inserir este GIF de um cavalo e cavaleiro galopante no DNA de bactérias vivas.

A promessa de usar o DNA como armazenamento significa que você poderia economizar todas as fotos que você já tomou, toda a biblioteca do iTunes e todos os 839 episódios do Doctor Who em uma minúscula molécula invisível a olho nu – com bastante espaço de sobra.

Mas e se você pudesse manter toda essa informação digital em você em todos os momentos, mesmo incorporada na sua pele? O geneticista da Universidade de Harvard George Church e sua equipe acham que pode ser possível um dia.

Eles usaram o sistema de edição de genes CRISPR para inserir uma curta imagem animada, ou GIF, nos genomas da bactéria Escherichia coli viva . Os pesquisadores converteram os pixels individuais de cada imagem em nucleotídeos, os blocos de construção do DNA.

Eles entregaram o GIF na bactéria viva sob a forma de cinco quadros: imagens de um cavalo e cavaleiro galopantes, tomadas pelo fotógrafo inglês Eadweard Muybridge, que produziu as primeiras fotografias de stop-motion na década de 1870. Os pesquisadores conseguiram então recuperar os dados sequenciando o DNA bacteriano. Eles reconstruiu o filme com uma precisão de 90 por cento ao ler o código de nucleótido de pixel.

O método, detalhado hoje na Nature , é específico para as bactérias, mas Yaniv Erlich, cientista da informática e bióloga da Universidade de Columbia, que não estava envolvida no estudo, diz que representa uma maneira escalável de hospedar informações em células vivas que poderiam eventualmente ser usadas Em células humanas.

O mundo moderno está gerando cada vez mais enormes quantidades de dados digitais, e os cientistas vêem o DNA como uma maneira compacta e duradoura de armazenar essa informação. Afinal, DNA de milhares ou mesmo centenas de milhares de anos atrás ainda pode ser extraído e seqüenciado em um laboratório.

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O CRISPR também foi utilizado para codificar esta imagem de uma mão em um genoma bacteriano.

Até agora, grande parte da pesquisa sobre o uso de DNA para armazenamento envolveu DNA sintético feito por cientistas. E este GIF – apenas 36 por 26 pixels de tamanho – representa uma quantidade relativamente pequena de informações em comparação com o que os cientistas até agora conseguiram codificar em DNA sintético. É mais difícil enviar informações em células vivas do que DNA sintetizado, porém, porque as células vivas estão constantemente se movendo, mudando, dividindo e morrendo.

Erlich diz que um benefício de hospedar dados em células vivas como bactérias é uma melhor proteção. Por exemplo, algumas bactérias ainda prosperam após explosões nucleares, exposição à radiação ou temperaturas extremamente altas.

Além de armazenar dados, Seth Shipman, cientista que trabalha no laboratório da Igreja em Harvard, que liderou o estudo, diz que quer usar a técnica para fazer “sensores vivos” que podem registrar o que está acontecendo dentro de uma célula ou em seu ambiente.

“O que realmente queremos fazer são células que codificam informações biológicas ou ambientais sobre o que está acontecendo dentro deles e em torno deles”, diz Shipman.

Embora esta técnica não seja usada em breve para carregar grandes quantidades de dados em seu corpo, pode ser uma ferramenta de pesquisa valiosa. Um possível uso seria registrar os eventos moleculares que impulsionam a evolução dos tipos de células, como a formação de neurônios durante o desenvolvimento do cérebro.

Shipman diz que você poderia depositar esses discos rígidos bacterianos no corpo ou em qualquer lugar do mundo, gravar algo que você possa estar interessado, coletar as bactérias e seqüenciar o DNA para ver quais informações foram coletadas ao longo do caminho.