ویدئوبازان اینترنت فرمت‌های مختلفی برای ذخیره‌ی ویدئوهایشان دارند و بیولوژیست‌ها هم فرمت خود را به بازار آورده‌اند! محققان با استفاده از سیستم ایمنی میکروبی CRISPR–Cas تلاش کرده‌اند تا یک فیلم را در ژنوم باکتری ای.کلای کد کنند.
این دستاورد تکنیکی که روز گذشته در Nature گزارش شد، گامی مهم در جهت تحقق ایجاد سیستم‌های ثبت سلولی است که ظرفیت کد کردن یک سری از وقایع را دارند. این‌ها سخنان Seth Shipman، بیولوژیست سنتتیک مدرسه‌ی پزشکی هاروارد در بوستون می‌باشد. او هنگام مطالعه‌ی نمو مغز از یافتن تکنیکی برای ثبت این که چگونه سلول‌ها هویت‌های متمایزی به خود می‌گیرند، ناامید شده بود. همین مسأله الهام‌بخش او برای ساخت رکوردرهای سلولی گشت.
سلول‌ها دسترسی ممتازی به همه نوع اطلاعاتی دارند. تلاش محققان برای به خدمت گرفتن این ثبت مولکولی است تا با آن تکنولوژی‌های سیستم عصبی و ثبت اطلاعات را توسعه دهند.
کلیپ‌های CRISPR
با این توصیفات، محققان برای ایجاد چنین سیستمی به روشی نیاز داشتند تا با آن صدها واقعه را در سطح سلولی ثبت نمایند. Shipman و همکارانش، از جمله‌ی متخصص ژنتیک هاروارد، George Church، سیستم ایمنی CRISPR–Cas را به نوعی مهار کردند. این سیستم ویرایش ژنی که به تازگی و به سرعت در حال گسترش می‌باشد، به ایجاد تغییرات دقیق در ژنوم مشهور است.
مقاله‌ی مرتبط: عصری جدید در بیولوژی مولکولی با سیستم اصلاح ژنی CRISPR/Cas9
دانشمندان از این قابلیت برای گرفتن قطعات DNA از ویروس‌های مهاجم و ذخیره‌ی آن‌ها در آرایه‌ای سازمان‌دهی‌شده در ژنوم سلول میزبان استفاده کردند. در طبیعت، این قطعات به منظور قطعه‌قطعه کردن DNA مهاجم، هدف حمله‌ی آنزیم‌ها قرار می‌گیرند. (معمولاً این برش هدفدار DNA است که توسط متخصصان ژنتیک برای ویرایش ژن استفاده می‌شود.)
تیم محققان این سیستم را طوری طراحی کردند که در نهایت قطعات مذکور به پیکسلی از یک تصویر مربوط می‌شدند. آن‌ها رنگ‌بندی هر پیکسل را به همراه بارکدی که مکان تصویر را نشان می‌دهد، در ۳۳ حرف DNA جا دادند. هر فریم از فیلم شامل ۱۰۴ عدد از این قطعات DNA می‌باشد.
فیلمی که محققان انتخاب کردند شامل ۵ فریم جداگانه از سری‌های Human and Animal Locomotion عکاس بریتانیایی، Eadweard Muybridge می‌باشد. این عکس‌ها اسب ماده‌ای را در سال ۱۸۸۷ نشان می‌دهند به نام Annie G که در حال چهارنعل تاختن است.
این DNA با سرعت ۱ فریم در روز به مدت ۵ روز به باکتری E. coli عرضه شد. دانشمندان سپس مناطق CRISPR را در جمعیت باکتری‌ها به منظور ترمیم عکس توالی‌یابی کردند. چون سیستم CRISPR قطعات DNA را با توالی اضافه می‌کند، محل قرارگیری هر کدام از آن‌ها در آرایه می‌تواند برای تعیین فریم اصلی که قطعه متعلق به آن است، مورد استفاده قرار گیرد.
انقلابی از جنس رمزگذاری
این سیستم راهی طولانی برای تبدیل شدن به چیزی که بتوان با آن مغز را مطالعه کرد، پیش رو دارد. پیشرفت‌های تکنیکی قابل توجه برای رسیدن به چنین نقطه‌ای نیاز است؛ چون هیچ سلولی بیش از یک قطعه از DNA را از هر فریم برنداشت و بنابراین اطلاعات یک فیلم در جمعیت سلول‌ها ذخیره شده است نه در یک سلول واحد. همچنین هنوز کسی آرایه‌های CRISPR را به سلول‌های پستانداران انتقال نداده است. این کار پر از محدودیت می‌باشد ولی بسیار پیشگامانه به نظر می‌آید.
دیگر سیستم‌های CRISPR–Cas می‌تواند RNA را به DNAای تبدیل کنند که سپس در آرایه‌ی CRISPR قرار می‌گیرد. این تکنیک می‌تواند در را به سوی استفاده از این آرایه‌ها برای ردیابی بیان ژن‌ها بدون از بین بردن سلول و خارج کردن RNA آن باز کند.
Victor Zhirnov، دانشمند ارشد Semiconductor Research Corporation در دورهام، کار این محققان را انقلابی خوانده است و امید دارد آن را با تکنیک خود در تحقیقاتش پیوند دهد. او می‌گوید این کار درست مانند ساخت اولین هواپیما در سال ۱۹۰۳ می‌باشد؛ این ابتکار هم در ابتدا فقط یک کنجکاوی بود، ولی فقط ۱۰ سال پس از آن ما هواپیماهایی داشتیم، در سطح آن‌هایی که امروز با آن‌ها پرواز می‌کنیم!
