Ученым из Гарвардского университета впервые удалось закодировать, а затем воспроизвести видео из ДНК живых клеток. По мнению специалистов, это важный шаг на пути к молекулярной технологии записи информации, которая позволит считывать состояние нейронов по мере их развития и в целом откроет новые грани в изучении мозга. Исследование, опубликованное в журнале Nature, финансировалось несколькими национальными институтами здравоохранения.
Первоначальной задачей для ученых была демонстрация того, что ДНК можно использовать для кодирования не только генетической информации, но и любой последовательной информации в геноме. Для этого они обратились к технологии редактирования генов CRISPR. Для начала они закодировали и извлекли изображение человеческой руки в ДНК бактерии.
Затем таким же образом ученые поместили в ДНК кадры движущейся лошади — один из старейших видеороликов 1878 года, снятый фотографом Эдвардом Мэйбриджем. Им удалось восстановить анимированное изображение с точностью 90%.
GIF-анимация доступна по клику
CRISPR представляет собой группу белков и ДНК, которые действуют как иммунная система у некоторых бактерий, вакцинируя их генетическими воспоминаниями о вирусных инфекциях. Когда вирус заражает бактерию, CRISPR вырезает часть чужеродной ДНК и хранит ее в собственном геноме. Затем бактерия использует сохраненную ДНК для распознавания вируса и защиты от будущих вирусных атак. Последовательный характер этой системы предполагает возможность записи событий в течение определенного времени.
Способность записывать на молекулярном уровне такие последовательные события, как смена кадров фильма, является ключом к переосмыслению самой концепции записи с использованием молекулярной инженерии, считают ученые. По этой схеме клетки самостоятельно записывают определенные события, например, экспрессию генов в собственном геноме. Затем эту информацию можно извлечь путем секвенирования генома клеток, в которых он хранится. Несмотря на то, что эту технологию можно использовать различными способами, исследователи надеются применять ее в будущем для изучения мозга.
«Мы хотим использовать нейроны для регистрации молекулярной истории мозга по мере его развития. Такой своеобразный молекулярный магнитофон позволит нам собирать данные из каждой клетки мозга одновременно, без необходимости получать к ним доступ для извлечения генетического материала», — отметил невролог Сет Шипман (Seth Shipman), один из авторов научной работы.
