מדענים מציגים סרט שקודד בדנ”א

“מקליט מולקולרי” יחשוף סודות התפתחות המוח

בפעם הראשונה סרט פרימיטיבי קודד בתאי דנ”א חיים ולאחר מכן הוצג מהם. מדענים שמומנו על ידי מכון הבריאות הלאומי (NIH) אומרים שזה צעד חשוב לקראת “מקליט מולקולרי” שאולי יאפשר יום אחד לקבל קריאות, לדוגמה, מהמצבים הפנימיים המשתנים של תאי עצב כשהם מתפתחים.

“אנחנו רוצים להפוך תאים להיסטוריונים”, הסביר הנוירו פיזיקאי סת שיפמן, Ph.D., פוסט דוקטורנט בבית הספר לרפואה של הרווארד בבוסטון. “אנחנו מדמים לעצמנו מערכת זיכרון ביולוגית הרבה יותר קטנה ויותר רב תכליתית מהטכנולוגיות של היום, שתעקוב אחרי אירועים רבים באופן לא פולשני לאורך זמן”.

שיפמן והדוקטורים מהרווארד ג’ורג’ צ’רץ’, ג’פרי מקליס וג’ף ניבאלה מדווחים על הוכחת הרעיון שלהם ל”סרט טלפרינטר מולקולרי” עתידי באינטרנט ב-12 ביולי, בכתב העת Nature. העבודה מומנה על ידי המכון הלאומי לבריאות הנפש של NIH, המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ והמכון הלאומי לחקר הגנום האנושי.

היכולת להקליט אירועים רציפים כאלה כמו סרט ברמה המולקולרית היא המפתח לרעיון להמציא מחדש את עצם הרעיון של הקלטה תוך שימוש בהנדסה מולקולרית, אומרים החוקרים. בשיטה הזאת, אפשר יהיה לגרום לתאים עצמם להקליט אירועים מולקולריים — כגון שינויים בהתבטאות הגנים לאורך זמן — בגנומים שלהם. לאחר מכן אפשר יהיה לאחזר את המידע פשוט על ידי הרצפת הגנומים של התאים בהם הוא מאוחסן.

“אם יהיו לנו צעדי התעתיקים האלה, נוכל פוטנציאלית להשתמש בהם כמו במתכון כדי להנדס תאים דומים”, הוסיף שיפמן. “אפשר יהיה להשתמש באלה כדי ליצור מודלים של מחלות – או אפילו בטיפולים”.

ראשית כל, החוקרים היו צריכים להראות שאפשר להשתמש בדנ”א כדי לקודד לתוך גנום לא רק מידע גנטי אלא גם כל מידע רציף שרירותי. לשם כך הם פנו ל-CRISPR, טכנולוגיית עריכת הגנים המתקדמת שמומנה על ידי NIH. תחילה הם הוכיחו שהם יכולים לקודד ולאחזר תמונה של יד אדם בדנ”א שהוחדר לתוך חיידקים. לאחר מכן הם באופן דומה קודדו ושחזרו תמוניות (פריימים) מרצף תמונות קלאסי משנות השבעים של המאה ה-19 שמראה סוס מרוץ בתנועה — גרסה מוקדמת של סרט קולנוע.

החוקרים הראו קודם לכן שהם יכולים להשתמש ב-CRISPR כדי לאחסן רצפים של דנ”א בחיידקים. CRISPR היא קבוצה של חלבונים ודנ”א שפועלת כמו מערכת חיסונית בחיידקים מסוימים, ומחסנת אותם באמצעות זיכרונות גנטיים של זיהומים ויראליים. כשווירוס מזהם חיידק, CRISPR חותכת חלק מהדנ”א הזר ומאחסנת אותו בגנום של החיידק. לאחר מכן החיידק משתמש בדנ”א המאוחסן כדי לזהות את הווירוס ולהתגונן מפני התקפות עתידיות.
“בגלל האופי הרציף של CRISPR היא מערכת אטרקטיבית להקלטת אירועים לאורך זמן”, הסביר שיפמן.

לאחר מכן החוקרים תרגמו באופן דומה חמש תמוניות מרצף התמונות של סוס המרוץ בתנועה לדנ”א. במשך חמישה ימים הם טיפלו בחיידקים באופן רציף בתמונית של דנ”א מתורגם. לאחר מכן, הם הצליחו לשחזר את הסרט עם דיוק של 90 אחוז על ידי הרצפת הדנ”א של החיידקים.

למרות שאפשר יהיה להשתמש בטכנולוגיה הזאת במגוון של דרכים, החוקרים מקווים להשתמש בה בסופו של דבר לחקר המוח.

“אנחנו רוצים להשתמש בתאי עצב כדי להקליט היסטוריה מולקולרית של המוח במהלך ההתפתחות”, אמר שיפמן. “מקליט מולקולרי כזה יאפשר לנו בסופו של דבר לאסוף נתונים מכל תא במוח בבת אחת, בלי צורך להשיג גישה, לצפות בתאים ישירות או להפריע למערכת כדי לחלץ חומר גנטי או חלבונים”.

להודעה של המכונים הלאומיים לבריאות

וידאו: