دنا ريزارتش: إنكودينغ ميديكال ريكوردس
جدول المحتويات:
في عام 1878، تحولت سلسلة من صور متسابق على حصانه الراكض إلى أول فيلم متحرك يحمل عنوان "الحصان المتجول". "
في الآونة الأخيرة، تمكن الباحثون في جامعة هارفارد من إعادة هذه الصورة المتحركة الكلاسيكية إلى الحمض النووي للبكتيريا E. القولونية.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتهذا صحيح. قاموا بترميز فيلم إلى بكتيريا.
وقد تم بالفعل ترميز الصور وغيرها من المعلومات في البكتيريا لسنوات.
ومع ذلك، فإن الباحثين هارفارد اتخذت خطوة أخرى إلى الأمام مع أداة تحرير الجينات نظام كريسبر-كاس.
إعلانتسمح هذه العملية للخلايا بتجميع المعلومات المشفرة دنا زمنيا بحيث يمكن إنشاء ذاكرة أو صورة، مثل الكثير من كاميرا الفيلم لا.
"إن أكبر الوجبات الجاهزة من هذا العمل هي أن نظام كريسبر-كاس البكتريي، الذي قمنا بتسخيره كنظام تسجيل جزيئي اصطناعي، قادر على التقاط كميات عملية من البيانات الحقيقية وتخزينها بشكل ثابت"، جيف نيفالا، دكتوراه، الباحث في قسم علم الوراثة في كلية الطب بجامعة هارفارد، ل هالثلين.
كيف يمكن استخدامها في البشر
من خلال ترميز الصور الحقيقية وعدد قليل من إطارات الفيلم الحصان الكلاسيكي، نيفالا وزملاؤه كانوا يحاولون تقديم المعلومات التي من شأنها أن يتردد صداها مع الجمهور.
النقطة الأكثر خطورة من أبحاثهم هي تسجيل المعلومات البيولوجية على مر الزمن.
وبما أن الصور المتحركة هي حاليا واحدة من أكبر مجموعات البيانات، فإن الباحثين يعتقدون أن عملهم يضع الأسس التي تمكنهم في نهاية المطاف من استخدام البكتيريا ككاميرات صغيرة يمكنها السفر في جميع أنحاء الجسم، وتسجيل معلومات غير معروفة.
عملهم يغير طريقة نظم معقدة في علم الأحياء يمكن دراستها. ويأمل الباحثون مع مرور الوقت تصبح مسجلات قياسية في جميع البيولوجيا التجريبية.
حاليا، فإن طريقة الحصول على معلومات من الخلايا هي مشاهدتها أو تعطيلها عن طريق أخذ البيانات. مع مسجل الجزيئي، والخلية هو فهرسة البيانات الخاصة بها، وهذا يعني أنه يمكن أن تتطور وتتطور دون تدخل من قبل الباحثين.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنت"أنا أكثر متحمسا سعة التخزين والاستقرار للنظام، والتي يحتمل أن تكون كبيرة جدا وطويلة"، وأوضح نيفالا. واضاف "ان هذا امر هام لاننا نبني على عملنا الحالى ونأمل فى تتبع الظواهر البيولوجية المعقدة للغاية على مدى فترات طويلة. يتطلب القيام بذلك بنجاح كميات هائلة من مساحة التخزين مستقرة. "
على سبيل المثال، يعتقد أنه يمكن للباحثين الآن النظر في طرق لاستخدام التكنولوجيا للاستخدامات العملية مثل برمجة بكتيريا الأمعاء لتسجيل معلومات عن نظامك الغذائي أو صحتك.
"طبيبك يمكن أن تستخدم هذه البيانات لتشخيص وتتبع المرض"، وقال نيفالا.
إعلاندمج وعلم الأحياء
في حين يعتقد نيفالا الكاميرات الصغيرة التي تتدفق على الجسم والدماغ سوف تحدث في المستقبل، ويقول انه قد يكون قليلا قبالة الطريق.
خاصة لأن آلات البناء على نطاق الجزيئي هو التحدي.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنت"واقعيا، نحن على الأرجح بعيدين جدا عن وجود كل خلية في الدماغ تسجل نشاطها المتشابك". "نظام كريسبر-كاس هو بدائي النواة، مما يعني أن هناك بعض التحديات التي يجب التغلب عليها عند نقل هذه الجينات إلى خلايا الثدييات، وخصوصا عندما لا نعرف بالضبط كيف كل جزء من نظام كريسبر-كاس يعمل في البكتيريا. "
ومع ذلك، وقال انه يعتقد عندما يحدث ذلك سيكون بسبب انضمام البيولوجيا والتكنولوجيا.
"كم صغير يمكننا أن نبني جهاز تسجيل رقمي باستخدام المواد التقليدية مثل المعادن والبلاستيك والسيليكون؟ الجواب هو أننا لسنا حتى على مقربة من تحقيق الدقة والدقة التي البيولوجيا هي قادرة على هندسة أجهزة النانو "، وقال نيفالا.
إعلانولكن لا ينبغي لنا أن نشعر بالسوء إزاء هذا.
"لم يكن للطبيعة سوى بضعة مليارات سنة من السباق بعد كل شيء. هذا هو السبب في أن المهندسين يتحولون الآن إلى علم الأحياء لطرق جديدة للذهاب نحو بناء الأشياء على نطاق الجزيئي. وعندما تقوم ببناء التكنولوجيا من علم الأحياء، فإنه من الأسهل بكثير على التفاعل والتواصل مع النظم البيولوجية الطبيعية "، وقال نيفالا.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتوهو على ثقة من أن هذا العمل الحالي يضع الأساس لنظام تسجيل البيولوجي القائم على الخلية التي يمكن أن يقترن مع أجهزة الاستشعار التي تسمح للنظام لإحساس أي جزيء حيوي ذات الصلة.
ترميز المعلومات الشخصية في الحمض النووي
هل يمكن أن يؤدي كل ذلك إلى ترميز المعلومات في الحمض النووي لدينا، مثل سجلاتنا الطبية أو رقم الضمان الاجتماعي، أو تفاصيل بطاقة الائتمان؟
إلى حد ما، وهذا يحدث بالفعل في شركة آلة البيع سوق ثري سكوير، في ولاية ويسكونسن. وقد وافق حوالي 50 موظفا من موظفي الشركة على عرض صاحب العمل بأن يكون لديهم رقاقة كهرومغناطيسية مزروعة في أيديهم. ويمكنهم استخدامها لشراء الطعام في العمل، وتسجيل الدخول إلى أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم، وتشغيل آلة النسخ.
تشبه حبة الأرز في الحجم، ورقاقة تشبه رقائق مزروع في الحيوانات الأليفة لأغراض تحديد وتتبع. ومع ذلك، هذه الشريحة لديها مسافة العمل من 6 بوصات فقط.
بيوهاكس الدولية، صانع السويدية للرقاقة، يريد في نهاية المطاف استخدام رقاقة لتطبيقات تجارية أوسع.
هذا هو مجرد بداية الاحتمالات، وفقا ل نيفالا، الذي يعتقد يوم واحد سيتم تخزين جميع البيانات الأكثر أهمية لدينا داخل الحمض النووي الخلوي لدينا.
"بطريقة ما، بعضها بالفعل. لدينا الجينوم هي مهمة جدا. ولكن تخيلنا إذا كان بإمكاننا تخزين كل ما لدينا من تاريخ طبي للعائلة وصور وأشرطة فيديو منزلية داخل الخلايا الخطية الجرثومية، والتي يمكن بعد ذلك تمريرها إلى أطفالنا داخل جينوماتهم "، وقال نيفالا. "ربما يمكنك حتى تخزين وصفة اللازانيا الشهيرة أمك.أراهن الأجيال القادمة سيكون ممتنا جدا لذلك. "
