Le tecniche di editing genico CRISPR in precedenza sono state utilizzate per memorizzare nel DNA informazioni digitali, sotto forma di poesie, libri e immagini. Ora i ricercatori per la prima volta hanno utilizzato questa tecnica per registrare l’attività cellulare e la cronologia di tali eventi.
I ricercatori della Columbia University Medical Center hanno convertito un sistema immunitario batterico naturale in un registratore di dati microscopici, gettando le basi per una nuova classe di tecnologie che utilizzano cellule batteriche per tutto, dalla diagnosi della malattia al monitoraggio ambientale.
I ricercatori in uno sviluppo innovativo, hanno modificato un ceppo di batteri trovato nell’intestino umano per creare quello che essenzialmente è considerato il più piccolo registratore di dati. In sintesi i batteri biologicamente ingegnerizzati possono registrare le loro interazioni con l’ambiente circostante e persino eventi temporali, aprendo la strada a nuove tecnologie che sfruttano le cellule batteriche per scopi che vanno dalla diagnosi di malattie al monitoraggio ambientale. Tali cellule senza interferire con l’ambiente circostante possono monitorare i cambiamenti altrimenti invisibili.
Harris Wang, assistente professore alla Columbia University Medical Center, autore principale della nuova ricerca ha detto:
«Tali batteri, ingeriti da un paziente, potrebbero essere in grado di registrare i cambiamenti che sperimentano attraverso l’intero tratto digestivo, dando una visuale senza precedenti di fenomeni in precedenza inaccessibili».
Gli scienziati per insegnare ai batteri – noti come Escherichia coli – la capacità di registrare i dati, ha sfruttato la potenza del loro sistema immunitario integrato, noto come CRISPR-Cas: in pratica quando i virus infettano questi batteri, il sistema immunitario copia i frammenti di DNA dagli agenti patogeni invasori in modo che le future generazioni possano respingerli e distruggerli in modo più efficace. Il sistema immunitario CRISPR-Cas in sostanza crea una registrazione cronologica di tutti i virus che hanno infettato i batteri e i suoi antenati.
Harris Wang ha aggiunto:
«Il sistema CRISPR-Cas è un naturale dispositivo di memoria biologica, da un punto di vista ingegneristico è sicuramente bello, perché è già un sistema che è stato affinato attraverso l’evoluzione, è fantastico nell’immagazzinare le informazioni».
La rivoluzionaria capacità del CRISPR nel sistema di modificazione genetica, nella ricerca di nuovi trattamenti per le malattie, in precedenza è stata sfruttata dai ricercatori di terapia genica per modificare i genomi delle colture cellulari, degli animali da laboratorio e persino degli esseri umani (attualmente oltre una dozzina di studi clinici sono in corso per trattare varie malattie attraverso la terapia genica di CRISPR-Cas).
Il team di ricercatori della Columbia University Medical Center nel sistema immunitario del batterio ha modificato un frammento di DNA chiamato plasmide, dandogli la possibilità di creare più copie di se stesso come risposta a un segnale esterno, permettendo alla cellula di registrare i cambiamenti nel suo ambiente. Gli strumenti informatici possono quindi essere utilizzati per leggere le informazioni registrate. Il sistema di registrazione contemporaneamente è in grado di gestire tre segnali simultanei e registrare per diversi giorni consecutivi.
Harris Wang in conclusione ha detto:
«Ora stiamo progettando di studiare vari marcatori, nel sistema gastrointestinale o altrove potrebbero essere alterati in seguito a cambiamenti negli stati naturali o patologici».
