Исследователи Медицинского центра Колумбийского университета сумели взламать имунную систему бактерии и создали внутри нее эквивалент молекулярного магнитофона. Эта технология позволит в будущем создавать системы диагностики заболевания или мониторинга состояния окружающей среды.

Ученым удалось вместить систему редактирования генов, названную CRISPR-Cas в бактерию Escherichia coli, известную естественной способностью запоминать генетическую информацию о вирусах. Система CRISPR-Cas является биологическим запоминающим устройством.

Инструмент работает на основе принципа, наблюдаемого в бактериях, схожих с Escherichia coli, которые содержат «библиотеки» генетических последовательностей, помогающих идентифицировать инвазивные вирусы.

Бактерия копирует эти библиотеки на участки РНК, которые помогают ферментам, называемым Cas, быстро распознавать вирусные геномы и разорвать их до того, как они смогут нанести ущерб. Это делает систему полезной как молекулярный скальпель. Но в этом случае исследователи обратили внимание именно на «библиотеку».

Команда использовала круговые фрагменты ДНК, называемые плазмидами, как сообщения в библиотеке данных. Путем инициирования производства конкретных сообщений в ответ на конкретный сигнал — например, наличие метаболита, такого как медь или сахарная фукоза, ученые смогли зафиксировать специфические изменения окружающей среды.

Однако, для превращения его в записывающее устройство, ученым нужно сохранить эти изменения в последовательности, которые можут быть интерпретированы как мера времени.

Исследователи изменили устройство CRISPR-Cas, «сшив» плазмиды в последовательности, подобно пленочному магнитофону.

Этот подход обеспечивает стабильную запись в течение нескольких дней и точную реконструкцию временной и линейной информации путем упорядочивания массивов CRISPR.

Следующим шагом станет реагирование на биомаркеры болезней в пищеварительной системе. Такие бактерии, проглоченные пациентом, могут регистрировать изменения, которые они испытывают во всем пищеварительном тракте, что даст новый взгляд на ранее неизвестные явления.