Científicos codifican en ADN y reproducen una película con un registrador molecular

Por primera vez, una película básica ha sido codificada y reproducida en ADN de células vivas. Un grupo de científicos, financiados por National Institutes of Health de EEUU, afirman que es un gran paso hacia adelante para conseguir un «registrador molecular» que algún día pueda hacer posible obtener lecturas, por ejemplo, de cambios en los estados internos de las neuronas a medida que se desarrollan.

«Queremos convertir a las células en historiadoras«, explica el neurocientífico Seth Shipman, doctor en medicina y estudiante postdoctoral de Harvard Medical School, en Boston. «Prevemos un sistema de memoria biológica mucho más pequeño y versátil que las tecnologías actuales, que seguiría muchos eventos de forma no intrusiva, a lo largo del tiempo«.

Shipman, junto a los doctores de Harvard George Church, Jeffrey Macklis y Jeff Nivala, informaron sobre el proyecto en un artículo publicado online ayer en Nature.

La capacidad de grabar tales sucesos secuenciales como una película a nivel molecular es clave para reinventar el concepto mismo de grabación, utilizando la ingeniería molecular. En este esquema, las células mismas podrían ser inducidas a registrar eventos moleculares -como cambios en la expresión génica a través del tiempo- en sus propios genomas. La información podría ser recuperada simplemente secuenciando los genomas de las células en las que se almacena.

«Si tuviéramos algunos pasos transcripcionales, podríamos potencialmente utilizarlos como una receta para fabricar a través de ingeniería células parecidas«, añade Shipman. «Podrían ser usados para modelar la enfermedad concreta, o incluso en terapias«.

Para empezar, los investigadores tuvieron que demostrar que el ADN puede usarse para codificar no sólo la información genética, sino cualquier información secuencial arbitraria en un genoma. Para ello, recurrieron a la tecnología de edición de genes financiada por el NIH, CRISPR. Demostraron que podían codificar y recuperar una imagen de la mano humana en ADN insertado en bacterias. Luego, de forma similar, codificaron y reconstruyeron las imágenes de un clásico de carrera de caballos de 1870 en una secuencia de fotografías animadas.

Los investigadores habían mostrado previamente que podían usar la tecnología CRISPR para almacenar secuencias de ADN en bacterias. CRISPR es un grupo de proteínas y ADN que actúa como un sistema inmune en algunas bacterias, vacunándolas con recuerdos genéticos de infecciones virales. Cuando un virus infecta una bacteria, CRISPR corta parte del ADN extraño y lo almacena en el propio genoma de la bacteria. La bacteria entonces utiliza el ADN almacenado para reconocer el virus y defenderse contra futuros ataques.

Los investigadores también tradujeron de la misma manera cinco imágenes del caballo de carreras en una secuencia de fotos en movimiento de ADN. En el transcurso de cinco días, trataron secuencialmente las bacterias con una imagen de ADN traducido. Posteriormente, fueron capaces de reconstruir la película con un 90% de precisión secuenciando el ADN bacteriano.

«Queremos utilizar neuronas para almacenar una historia molecular del cerebro durante su desarrollo«, asegura Shipman. «Este registrador molecular nos permitirá recoger datos de cada célula del cerebro a la vez, sin necesidad de tener acceso, observar directamente a las células o interrumpir el sistema para extraer material genético o proteínas.»

Fuente: NIH/National Institute of Mental Health.