DNA Penelitian: Encoding Medical Records

Pada tahun 1878, serangkaian foto seorang pengendara di atas kuda yang berderapnya berubah menjadi film pertama yang berjudul, "Kuda Galloping. "

Baru-baru ini, para periset di Universitas Harvard dapat menciptakan kembali citra bergerak klasik ini ke dalam DNA bakteri E. coli.

AdvertisingAdvertisement

Itu benar Mereka mengkodekan film menjadi bakteri.

Gambar dan informasi lainnya telah dikodekan menjadi bakteri selama bertahun-tahun.

Namun, peneliti Harvard telah mengambil langkah lebih jauh dengan alat pengedit gen CRISPR-Cas. Proses itu memungkinkan sel mengumpulkan informasi yang dikodekan DNA secara kronologis sehingga bisa menciptakan memori atau gambar, sama seperti kamera film.

"Takeaway terbesar dari pekerjaan ini adalah sistem CRISPR-Cas bakteri, yang mana yang telah kita gunakan sebagai sistem perekaman molekuler sintetis, mampu menangkap dan menyimpan secara praktis sejumlah data nyata," Jeff Nivala, PhD, peneliti di departemen genetika di Harvard Medical School, mengatakan kepada Healthline.

advertisementAdvertisement

Dengan cara mengkodekan gambar asli dan beberapa bingkai dari film kuda klasik, Nivala dan rekan-rekannya mencoba menyajikan informasi yang akan beresonansi dengan publik.

Hal yang lebih serius dalam penelitian mereka adalah mencatat informasi biologis dari waktu ke waktu.

Karena film saat ini adalah salah satu kumpulan data terbesar, para periset percaya bahwa pekerjaan mereka meletakkan dasar untuk akhirnya bisa menggunakan bakteri sebagai kamera mini yang dapat berjalan di seluruh tubuh, merekam informasi yang tidak diketahui.

Pekerjaan mereka mengubah cara sistem biologi yang kompleks dapat dipelajari. Para periset berharap perekam waktu menjadi standar dalam semua biologi eksperimental.

Saat ini, cara untuk mendapatkan informasi dari sel adalah dengan melihat atau mengganggu mereka dengan mengeluarkan data. Dengan perekam molekuler, sel tersebut membuat katalog data sendiri, yang berarti ia dapat berkembang dan berkembang tanpa gangguan oleh para periset.

AdvertisementAdvertisement

"Saya sangat senang dengan kapasitas penyimpanan dan stabilitas sistem, yang berpotensi sangat besar dan panjang," Nivala menjelaskan. "Ini penting karena saat kita membangun pekerjaan kita saat ini, kita berharap dapat melacak fenomena biologis yang sangat kompleks dalam jangka waktu yang lama. Berhasil berhasil membutuhkan sejumlah besar ruang penyimpanan yang stabil. "

Misalnya, dia yakin para periset sekarang dapat melihat berbagai cara untuk menggunakan teknologi ini untuk penggunaan praktis seperti memprogram bakteri usus Anda untuk mencatat informasi tentang diet atau kesehatan Anda.

"Dokter Anda bisa menggunakan data ini untuk mendiagnosis dan melacak penyakit," kata Nivala.

Iklan

Penggabungan teknologi dan biologi

Sementara Nivala percaya bahwa kamera mungil yang berselancar di tubuh dan otak kita akan terjadi di masa depan, ia mengatakan bahwa jalan itu mungkin agak jauh.

Terutama karena mesin bangunan pada skala molekul adalah sebuah tantangan.

AdvertisementAdvertisement

"Secara realistis, kita mungkin sangat jauh dari memiliki setiap sel di otak yang merekam aktivitas sinaptiknya," katanya. "Sistem CRISPR-Cas bersifat prokariotik, yang berarti ada beberapa tantangan yang harus diatasi saat mentransfer gen ini ke dalam sel mamalia, terutama bila kita tidak tahu persis bagaimana setiap bagian dari sistem CRISPR-Cas berfungsi pada bakteri. "

Namun, dia berpikir kapan hal itu terjadi karena bergabungnya biologi dan teknologi.

"Seberapa kecil kita bisa membangun perangkat perekaman digital menggunakan bahan konvensional seperti logam, plastik, dan silikon? Jawabannya adalah bahwa kita bahkan tidak mendekati akurasi dan ketepatan yang dengannya biologi dapat merancang perangkat nano, "kata Nivala.

Iklan

Tapi kita seharusnya tidak merasa buruk dengan hal ini, tambahnya.

"Alam hanya memiliki kepala beberapa miliar tahun mulai setelah semua. Itulah mengapa para insinyur sekarang beralih ke biologi untuk mendapatkan cara baru dalam membangun benda pada skala molekuler. Dan ketika Anda membangun teknologi dari biologi, maka akan lebih mudah untuk berinteraksi dan terhubung dengan sistem biologis alami, "kata Nivala.

AdvertisementAdvertisement

Dia yakin bahwa karya saat ini ini menetapkan dasar bagi sistem perekaman biologis berbasis sel yang dapat digabungkan dengan sensor yang memungkinkan sistem merasakan biomolekul yang relevan.

Mengkodekan informasi pribadi ke dalam DNA kita

Mungkinkah semua ini menyebabkan penyandian informasi ke dalam DNA kita, seperti catatan medis atau nomor Jaminan Sosial, atau rincian kartu kredit kita?

Sampai tingkat tertentu, ini sudah terjadi di perusahaan mesin penjual otomatis Three Square Market, di Wisconsin. Sekitar 50 karyawan perusahaan menerima tawaran atasan mereka untuk memiliki microchip elektromagnetik yang ditanamkan di tangan mereka. Mereka bisa menggunakannya untuk membeli makanan di tempat kerja, masuk ke komputer mereka, dan menjalankan mesin fotokopi.

Menyerupai sebutir beras dalam ukuran, chipnya mirip dengan chip yang ditanamkan ke hewan peliharaan untuk tujuan identifikasi dan pelacakan. Namun, chip ini memiliki jarak tempuh hanya 6 inci.

BioHax International, pembuat chip asal Swedia, pada akhirnya ingin menggunakan chip tersebut untuk aplikasi komersial yang lebih luas.

Ini hanyalah awal dari kemungkinan, menurut Nivala, yang percaya suatu hari semua data terpenting kita akan disimpan di dalam DNA seluler kita.

"Di satu sisi, sebagian sudah ada. Genom kita cukup penting. Tapi bayangkan jika kita bisa menyimpan semua riwayat medis keluarga, gambar, dan video rumah kita di dalam sel kuman, yang kemudian bisa diteruskan ke anak-anak kita di dalam genom mereka, "kata Nivala. "Mungkin Anda bahkan bisa menyimpan resep lasagna ibu Anda yang terkenal.Saya yakin generasi masa depan akan sangat bersyukur untuk itu. "