un, Le informazioni digitali possono essere codificate direttamente negli array CRISPR di una popolazione batterica utilizzando segnali elettronici. La popolazione cellulare può quindi essere archiviata per la conservazione a lungo termine, propagato per l'amplificazione dei dati e sequenziato per il recupero dei dati. B, La sovraespressione del complesso Cas1-Cas2 determina l'incorporazione costante di nuovi distanziatori negli array CRISPR di una popolazione cellulare. I segnali elettronici inducono un cambiamento nell'abbondanza di un plasmide inducibile dal numero di copie (pTrig) e quindi la proporzione di distanziatori derivati da pTrig. C, Allo stato 0, il segnale elettrico non viene applicato (0.0 V) per mantenere FCN(R) e PMS ridotti e il numero di copie pTrig è basso. Allo stato 1, il segnale elettrico (0.5 V) ossida FCN(R) e PMS, attivando il promotore soxS per aumentare il numero di copie pTrig. FCN(R), ferrocianuro; FCN(O), ferricianuro; PMS, fenazina metosolfato. D, e, Il relativo numero di copie di pTrig (d) e la proporzione di array CRISPR espansi e sorgente dei nuovi distanziatori (e) senza (0 V) e con (0,5 V) segnale elettrico per 14 h. Rif, spaziatori derivati dal genoma e dal pRec; pTrig, Distanziatori derivati da pTrig. Tutte le misurazioni si basano su tre repliche biologiche. Le barre di errore rappresentano il s.d. di tre repliche biologiche. Credito: Natura chimica biologia (2021). DOI:10.1038/s41589-020-00711-4
Un team di ricercatori della Columbia University ha sviluppato un modo per consentire ai filamenti di DNA di memorizzare più dati. Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo ha applicato una piccola quantità di elettricità ai filamenti di DNA per consentire la codifica di più informazioni di quanto fosse possibile con altri metodi.
Per molti anni, i ricercatori sono alla ricerca di modi per aumentare la capacità di archiviazione dei dati:si prevede che i requisiti di archiviazione supereranno la capacità nel prossimo futuro poiché la domanda sale alle stelle. Uno di questi approcci ha comportato la codifica dei dati in filamenti di DNA:ricerche precedenti hanno dimostrato che è possibile. Nelle prime fasi di tale ricerca, gli scienziati hanno modificato manualmente i fili per aggiungere caratteristiche per rappresentare zero o uno. Più recentemente, i ricercatori hanno utilizzato lo strumento di modifica genica CRISPR. La maggior parte di questi studi utilizzava il DNA estratto dal tessuto di animali deceduti. Più recentemente, i ricercatori hanno iniziato gli sforzi per spostare la ricerca su animali vivi perché durerà più a lungo. E non solo nei fili modificati:le informazioni che contengono potrebbero essere trasmesse alla prole, consentendo la conservazione dei dati per periodi di tempo molto lunghi.
Già nel 2017, un altro team della Columbia University ha utilizzato CRISPR per rilevare un certo segnale, nel loro caso, era la presenza di molecole di zucchero. L'aggiunta di tali molecole ha portato all'espressione genica del DNA plasmidico. Col tempo, il processo di modifica è stato migliorato poiché sono stati aggiunti bit genetici per rappresentare uno e zero. Sfortunatamente, il sistema consentiva solo la memorizzazione di pochi bit di dati.
In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno migliorato il sistema utilizzando una piccola corrente di elettricità. Il loro approccio prevedeva l'utilizzo di CRISPR per aggiungere geni a un filamento di DNA di E. Coli che consentiva alle cellule di aumentare la quantità di plasmide prodotto quando veniva applicata una piccola quantità di tensione. Aumenti nell'espressione significavano aumenti nella quantità di dati che potevano essere archiviati. Usando il loro sistema, i ricercatori hanno codificato le parole "Hello World" in un pezzetto di E. Coli e poi l'hanno mescolato in un campione di terreno naturale. Dopo che i batteri si erano moltiplicati, i ricercatori hanno scoperto che potevano leggere il loro messaggio. I ricercatori riconoscono che il loro approccio è ancora in una fase molto iniziale di test, ma pianifica di continuare a farlo per migliorare la capacità dei dati.
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