Ilmuwan Menyandikan Klip Video di DNA Sel Hidup

Para ilmuwan telah memutar ulang film yang dikodekan dalam DNA sel hidup, yang pertama.

Prestasi ini merupakan terobosan terbaru dalam upaya mengkomputerisasi sumber daya biomolekuler. Periset sebelumnya telah menggunakan DNA untuk menyimpan dan mereplikasi serangkaian file digital.

"Kami ingin mengubah sel menjadi sejarawan," kata ahli saraf Seth Shipman, seorang rekan pasca doktoral di Harvard Medical School di Boston, dalam sebuah rilis berita. "Kami membayangkan sistem memori biologis yang jauh lebih kecil dan lebih fleksibel daripada teknologi saat ini, yang akan melacak banyak kejadian secara tidak intrusif seiring berjalannya waktu."

Shipman dan rekan-rekannya berharap suatu hari mengubah sel menjadi sekretaris mini, mampu merekam aksi biomolekuler yang terjadi di dalam dan di sekitar mereka. Sel akan menyimpan rekaman kejadian dalam DNA mereka untuk diurutkan dan dianalisis di kemudian hari. Data sekuensial semacam itu bisa menawarkan riwayat perubahan ekspresi gen dari waktu ke waktu.

Berhasil menyimpan rekaman sekuensial seperti film merupakan langkah awal yang penting dalam prosesnya.

Jika para ilmuwan memiliki akses terhadap catatan perubahan genetik dalam sel tunggal, mereka dapat menggunakan langkah transkripsi untuk memodelkan penyakit dan merancang terapi baru.

Untuk memulai studi proof-of-concept mereka, peneliti menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR untuk menyandikan citra tangan manusia dalam DNA yang disambung ke dalam genom sel bakteri. Selanjutnya, para ilmuwan mengodekan gambar kuda balap yang sedang bergerak.

Teknik pengeditan gen CRISPR masuk ke sistem kekebalan alami sel bakteri. Rangkaian CRISPR memberi kenangan genetik akan infeksi virus, memotong sekuens asing dan menyimpannya dalam genom bakteri sehingga sel dapat mengenali penjajah masa depan dan bertahan melawan serangan. Ilmuwan dapat membajak mekanisme untuk mengambil urutan genetik tertentu dan menggantinya dengan pengkodean DNA yang dimanipulasi.

"Sifat sekuensial CRISPR menjadikannya sistem yang menarik untuk merekam kejadian dari waktu ke waktu," kata Shipman.

Para ilmuwan menggunakan metode CRISPR untuk menggabungkan lima bingkai dari rangkaian gambar kuda yang bergerak. Ketika peneliti mengurutkan DNA bakteri, mereka dapat mengambil dan memutar ulang gambar bergerak dengan akurasi 90 persen.

Periset menggambarkan prestasi minggu ini di jurnal Nature.

"Kami ingin menggunakan neuron untuk mencatat sejarah molekuler otak melalui pengembangan," kata Shipman. "Perekam molekuler semacam itu akan memungkinkan kita untuk mengumpulkan data dari setiap sel di otak sekaligus, tanpa perlu mendapatkan akses, untuk mengamati sel secara langsung, atau mengganggu sistem untuk mengekstrak materi genetik atau protein."

 

UPI.com