Los científicos han convertido un grupo de microbios en lo que han denominado la "grabadora de cinta más pequeña del mundo": jugando con los genes de una cepa de laboratorio común deEscherichia coli bacterias, Los investigadores dicen que han sido capaces de convencer a la bacteria para que no solo registre sus interacciones con el medio ambiente, sino que también marque el tiempo.
Estas pequeñas "grabadoras", que se detallaron en un nuevo estudio publicado el 23 de noviembre en la revista Science, pueden ayudar a respaldar una nueva clase de tecnologías que utilizan células bacterianas para diagnosticar enfermedades o monitorear cambios en el medio ambiente, todo sin alterar su entorno. .
"Dichas bacterias, ingeridas por un paciente, podrían registrar los cambios que experimentan en todo el tracto digestivo, produciendo una visión sin precedentes de fenómenos previamente inaccesibles", autor principal del estudio Harris Wang, profesor asistente en el departamento de biología de sistemas en Centro médico de la Universidad de Columbia, dijo en un comunicado.
La tecnología detrás de las grabadoras es la popular herramienta de edición de genes, CRISPR. La herramienta, que permite a los científicos recortar esencialmente secuencias de ADN y reemplazarla con material genético específico, se descubrió originalmente en bacterias. CRISPR es parte del sistema inmune de ciertas bacterias: puede copiar fragmentos de ADN de virus invasores para que las generaciones futuras de bacterias puedan reconocer y rechazar los ataques posteriores.
"El sistema es un dispositivo de memoria biológica natural", dijo Wang. "Desde una perspectiva de ingeniería, eso es bastante bueno, porque ya es un sistema que ha sido perfeccionado a través de la evolución para ser realmente excelente para almacenar información".
El registrador microscópico del equipo consiste en un par de estructuras portadoras de genes conocidas como plásmidos. El primero, un plásmido de "sincronización", marca el tiempo al expresar ciertas moléculas de ADN, llamadas nucleótidos, en la región CRISPR del ADN de la bacteria. El otro plásmido se modifica para crear más copias de sí mismo, pero solo en respuesta a una señal externa. El resultado es un mosaico de secuencias de fondo que registran el tiempo y las secuencias de señales que se insertan en respuesta a los cambios en el entorno de la célula.
Si eso suena complicado, piense de esta manera: el plásmido de tiempo imprime una "A" a intervalos de tiempo separados. Si no hay una "señal externa", los científicos solo verían esta cadena de A. Pero si el segundo plásmido se activa mediante una señal externa, insertará su sello en la cadena de A. En función de en qué parte de esa cadena aparece el sello del segundo plásmido, los científicos pueden deducir cuándo se produjo la señal externa. Al igual que las bandas de datos en una cinta magnética, los científicos pueden analizar esto más a fondo con la ayuda de herramientas computacionales.
En el nuevo estudio, los investigadores mostraron que el sistema puede registrar al menos tres señales simultáneas durante varios días. El siguiente paso es estrechar los objetivos.
"Ahora estamos planeando ver varios marcadores que podrían verse alterados por cambios en los estados naturales o de enfermedad, en el sistema gastrointestinal o en otros lugares", dijo Wang.
