Ученым удалось «вшить» статичные и анимированные картинки в ДНК бактерий с помощью технологии CRISPR, уже нашедшей себе широчайшее применение в генной инженерии.
Этот метод основан на механизме защиты бактерий, которые те применяют против вирусов, воспроизводя генетический материал, и работает как «ножницы» для генома.
Пользуясь этой технологией, учёные из Гарвардского университета встроили снимок человеческой руки и GIF-файл из пяти кадров галопирующей лошади Энни Джи, снятых пионером британской фотографии XIX века Эдвардом Майбриджем, в геном микроорганизмов и секвенировали — выделили — его ДНК, чтобы убедиться, что информация встроилась в геном, как и планировалось.
Чтобы добиться нужного эффекта, биологи перенесли пикселизованный код картинки на нуклеотиды — составные части нуклеиновых кислот так, чтобы генетический код соотносился с отдельными пикселями каждой картинки.
Затем исследователи применили технологию CRISPR, чтобы двумя белками «затащить» полученный генетический код в ДНК нужных им клеток — в данном случае, в бактерию кишечной палочки.
Что касается анимированного GIF-файла, то его передавали внутрь клетки кадр за кадром в течение пяти дней.
Затем новая информация передалась геномам нескольких бактерий, рассказывает соавтор гарвардского исследования Сет Шипман.
«Информация заключена не в одной клетке, в разных клетках содержались разные фрагменты. Так что нам пришлось воссоздавать целый фильм по отдельным кусочкам», — сказал доктор Шипман в интервью Би-би-си.
«Получилось, что одна клетка может содержать несколько пикселей из кадра №1 и ещё несколько — из кадра №4… Мы смотрим на кусочки информации и задаём себе вопрос: сможем ли мы восстановить весь «фильм» полностью из них спустя какое-то время»? — прояснил суть эксперимента микробиолог.
Чтобы получить информацию «назад», исследователи снова секвенировали ДНК бактерий, использовали специальный компьютерный код, чтобы расшифровать генетическую информацию, и заново сложили пиксели в изображениях.
Гарвардским ученым удалось добиться 90-процентной точности. «Мы по-настоящему обрадовались, когда увидели результат», — отмечает доктор Шипман.
В дальнейшем микробиологи намерены использовать опробованную ими технологию для создания «молекулярных записывающих устройств».
По словам Сета Шипмана, такие модифицированные клетки смогут передать информацию о том, что происходит внутри них и в их окружении, фиксируя эти изменения в своём геноме.
Именно поэтому биологи использовали и картинку, и небольшой клип: подобные «сложные» данные специалисты и хотели бы передавать в будущем.
Последовательность кадров в GIF-файле особенно существенна: так учёные поняли, что смогут восстанавливать последовательность изменений, происходящих в клетке.
Описание исследования опубликовано в журнале Nature.