یک باکتری؛ کوچک‌ترین ضبط کننده داده!

به گزارش ایسنا به نقل از گیزمگ، محققان دانشگاه کلمبیا آمریکا با مهندسی باکتری E.coli کاری کردند تا با گذر از بدن به ضبط داده بپردازد.

دنیای میکروسکوپی درون بدن ما می‌تواند بسیار مرموز باشد، اما محققان دانشگاه کلمبیا تکنیک‌هایی را ایجاد کرده‌اند که به آنها این امکان را می‌دهد یک جاسوس را برای دیدن آنچه که در بدن می‌گذرد، به داخل آن بفرستند.

این فرایند بدین گونه است که باکتری‌ها مهندسی شده‌اند تا آنچه را که در سفرشان از دستگاه گوارش و یا حتی زمانی که وقایع اتفاق می‌افتند، ثبت کنند.

محققان به جای ساختن «نوار ضبط» میکروبی از ابتدا، یک سیستم طبیعی را که به همان شیوه عمل می‌کند، سازگار کردند.

CRISPR-CAS نوعی از سیستم ایمنی است که توسط بسیاری از گونه‌های باکتری استفاده می‌شود. اساسا هر زمان که یک باکتری از مواجهه با یک باکتری‌خوار یا باکتریوفاژ (یک ویروس که به باکتری‌ها حمله می‌کند) زنده باقی می‌ماند، CRISPR-CAS یک قطعه از DNA مهاجم کپی می‌کند.

به این ترتیب، اگر این گونه، دوباره، حتی نسل‌ها بعد به بدن حمله کند، باکتری‌ها می‌توانند آن را تشخیص دهند و به مبارزه بپردازند.

اگر کریسپر آشنا به نظر می‌رسد، به این دلیل است که توانایی برش DNA آن، این فناوری را به عنوان یک ابزار ویرایش ژن عالی تبدیل کرده است و دانشمندان در سراسر جهان در حال حاضر با استفاده از آن به عنوان یک روش برای درمان مجموعه‌ای از بیماری‌ها، از اچ‌.آی‌.وی گرفته تا سرطان استفاده می‌کنند.

«هریس وانگ» نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: سیستم CRISPR-CAS یک دستگاه حافظه بیولوژیکی طبیعی است. از دیدگاه مهندسی این روش در واقع بسیار خوب است، زیرا در حال حاضر یک سیستم است که از طریق تکامل به درستی عمل کرده است تا ذخیره اطلاعات شده را بسیار عالی کند.

محققان با استفاده از باکتری‌های E.coli، با اصلاح قطعات کوتاه DNA به نام پلاسمیدها، برای دو عملکرد متفاوت شروع کردند.

یک پلاسمید ساخته شده بود که به عنوان یک نوع نگهدارنده عمل کند، به طور مرتب توالی فاصله‌انداز را در سایت CRISPR در ژنوم باکتری کپی می‌کرد، در حالی که دومین پلاسمید برای کپی کردن خودش تنها زمانی ایجاد شد که باکتری یک سیگنال خارجی خاص را شناسایی کرد.

به این ترتیب، زمان سیگنال می‌تواند با نگاه کردن به مقدار توالی‌ها قبل و بعد از سیگنال تعیین شود.

در عمل، این باکتری‌های مهندسی‌شده را می‌توان در بدن یک بیمار برای جستجوی محرک‌های خاص مانند ویروس‌ها که ممکن است باعث بیماری شوند، به کار گرفت.

«وانگ» می‌گوید: چنین باکتری‌هایی وقتی که توسط یک بیمار بلعیده می‌شوند، قادر به ثبت تغییراتی که در کل دستگاه گوارش تجربه می‌کنند و دیدگاه بی‌سابقه‌ای از پدیده‌هایی که قبلا غیر قابل دسترسی بودند، هستند.

وی افزود: در حال حاضر ما قصد داریم نشانگرهای مختلفی را که ممکن است در وضعیت‌های طبیعی یا بیماری، در سیستم دستگاه گوارش یا جاهای دیگر تغییر پیدا کند، بررسی کنیم.

تیم تحقیقاتی دانشگاه کلمبیا در آزمایشات خود دریافت که این سیستم می‌تواند اطلاعات ثبت شده را برای چند روز نگه دارد و به طور همزمان سه سیگنال مختلف را دریافت کند.

این تکنیک فقط به میکروبیوم انسان محدود نمی‌شود، زیرا این جاسوس‌ها می‌توانند به بررسی آبراه‌ها یا محیط‌های دیگر برای پاتوژن‌ها کمک کنند.

این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.