Para ilmuwan telah mengubah sekelompok mikroba menjadi apa yang mereka juluki sebagai "tape recorder terkecil di dunia:" Dengan bermain-main dengan gen dari strain laboratorium biasaEscherichia coli bakteri, Para peneliti mengatakan bahwa mereka telah berhasil membujuk bakteri agar tidak hanya mencatat interaksi mereka dengan lingkungan tetapi juga mengatur waktu kejadian-kejadian ini.
"Perekam kaset" mungil ini - yang dirinci dalam studi baru yang diterbitkan pada 23 November di jurnal Science - dapat membantu mendukung kelas teknologi baru yang menggunakan sel bakteri untuk mendiagnosis penyakit atau memantau perubahan di lingkungan, semuanya tanpa mengganggu lingkungan mereka. .
"Bakteri tersebut, ditelan oleh pasien, mungkin dapat merekam perubahan yang mereka alami melalui seluruh saluran pencernaan, menghasilkan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya dari fenomena yang sebelumnya tidak dapat diakses," penulis penelitian senior Harris Wang, asisten profesor di departemen sistem biologi di Pusat Medis Universitas Columbia, mengatakan dalam sebuah pernyataan.
Teknologi di balik tape recorder adalah alat pengeditan gen yang populer, CRISPR. Alat ini, yang memungkinkan para ilmuwan untuk secara esensial memotong sekuens DNA dan menggantinya dengan bahan genetik tertentu, pada awalnya ditemukan pada bakteri. CRISPR adalah bagian dari sistem kekebalan bakteri tertentu - ia dapat menyalin potongan DNA dari virus yang menyerang sehingga generasi bakteri berikutnya dapat mengenali dan menolak serangan selanjutnya.
"Sistem ini adalah perangkat memori biologis alami," kata Wang. "Dari perspektif teknik itu sebenarnya cukup bagus, karena itu sudah sistem yang telah diasah melalui evolusi untuk menjadi sangat hebat dalam menyimpan informasi."
Perekam mikroskopis tim terdiri dari sepasang struktur pembawa gen yang dikenal sebagai plasmid. Yang pertama, "waktu" plasmid, menandai waktu dengan mengekspresikan molekul DNA tertentu, yang disebut nukleotida, di wilayah CRISPR dari DNA bakteri. Plasmid lain dimodifikasi untuk membuat lebih banyak salinan sendiri, tetapi hanya sebagai respons terhadap sinyal eksternal. Hasilnya adalah tambalan urutan latar belakang yang merekam waktu dan urutan sinyal yang dimasukkan sebagai respons terhadap perubahan dalam lingkungan sel.
Jika kedengarannya rumit, pikirkan seperti ini: Plasmid timing mencetak "A" pada interval waktu yang ditentukan. Jika tidak ada "sinyal eksternal," para ilmuwan hanya akan melihat string A ini. Tetapi jika plasmid kedua dihidupkan oleh sinyal eksternal, ia akan memasukkan stempelnya ke dalam string A. Berdasarkan di mana di dalam string itu cap plasmid kedua muncul, para ilmuwan dapat menyimpulkan ketika sinyal eksternal terjadi. Seperti garis-garis data dalam pita magnetik, para ilmuwan dapat menganalisis ini lebih lanjut dengan bantuan alat komputasi.
Dalam studi baru, para peneliti menunjukkan bahwa sistem dapat merekam setidaknya tiga sinyal simultan selama beberapa hari. Langkah selanjutnya adalah mempersempit target.
"Sekarang kami berencana untuk melihat berbagai penanda yang mungkin diubah di bawah perubahan kondisi alami atau penyakit, dalam sistem pencernaan atau di tempat lain," kata Wang.
