Eadweard Muybridge는 초기 영화와 과학 관찰의 선구자였습니다. 그의 상징적 인 질주하는 말 클립은 동물이 움직일 때 네 발굽을 모두 땅에서 들어 올렸는지에 대한 내기를 결정하는 데 사용되었습니다.
이 돌파구가 있은 지 130 년이 넘은 Muybridge는 과학자들이이 상징적 인 영화를 살아있는 세포의 DNA로 성공적으로 인코딩함으로써 또 다른 중심에 있습니다. 그 결과 소위 유기 GIF가 만들어졌으며, 연구자들이 살아있는 세포 내에서 존재하고, 관찰하고, 정보를 포착 할 수있는 분자 기록 장치라고 부르는 첫 번째 단계입니다.
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하버드 의과 대학의 유전학자인 신경 과학자 Seth Shipman은 세포를 역사학 자로 만들고 싶다고 설명했습니다. 우리는 시간이 지남에 따라 많은 이벤트를 방해없이 추적 할 수있는 오늘날의 기술보다 훨씬 작고 다재다능한 생물학적 기억 시스템을 구상합니다.
유전자 편집 기술인 CRISPR을 사용하여 NIH (National Institutes of Health)의 자금을 지원하는 과학자들은 유전 정보뿐만 아니라 임의의 순차적 정보가 게놈으로 인코딩 될 수 있음을 증명했습니다. 그들은 먼저 단일 이미지, 인간의 손, 그리고 박테리아의 면역 방어의 도움으로 이것을했습니다.
(위 : 왼쪽은 뉴클레오티드로 인코딩되고 살아있는 박테리아의 CRISPR-Cas 적응 시스템에 의해 캡처 된 인간 손의 이미지입니다. 오른쪽은 박테리아 게놈을 시퀀싱하여 복구 한 여러 세대의 박테리아 성장 후 이미지입니다. . 신용 : Seth Shipman)
박테리아가 바이러스의 공격을 받으면 그 세포는 바이러스의 유전 암호를 자르고 처리하는 효소를 생성합니다. 이것은 침입자를 기억하기 위해 바이러스의 유전 코드의 일부를 가져 와서 파이크에 머리를 두는 것과 같이 자체 게놈에 추가합니다. 시간이 지남에 따라 박테리아의 게놈이 성장하고 바이러스의 유전 코드가 더 많이 추가되고 더 많은 머리가 파이크에 쌓입니다.
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Shipman과 그의 동료들은 CRISPR 시스템을 사용하여이 프로세스를 해킹했습니다. CRISPR-Cas9는 바이러스의 유전 암호를 자르는 박테리아 면역 체계의 단백질이며 Cas1과 Cas2는 바이러스 DNA를 게놈에 삽입하는 단백질입니다. 결정적으로, 이러한 단백질은 발견되는 순서대로 DNA를 추가합니다. 즉, 과학자들은 순차 정보로 특별히 설계된 E.Coli 합성 DNA 가닥을 공급할 수 있습니다. 그런 다음 해독하여 그림 또는 일련의 프레임으로 변환 할 수 있습니다. 애니메이션에서. 자세한 내용은 CRISPR에 대한 전체 설명을 읽어보십시오.
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단편 영화를 DNA로 인코딩하는 것은 인상적이지만 과학자들은 일종의 셀룰러 수준의 Netflix 앱을 만들 계획이 없습니다. Muybridge 클립은 CRISPR 시스템이 살아있는 세포를 기록 장치로 바꾸고 주변에서 정보를 가져오고 게놈 내에서 순차적 기록을 유지하는 범위를 보여주기위한 것입니다. 이것은 질병 모델링에서 토양의 오염 물질 수준 모니터링에 이르기까지 모든 분야에서 사용될 수 있습니다.
특히 흥미로운 응용 프로그램 중 하나는 신경학입니다. Shipman은 신경과 전문의로 훈련을 받았으며, 그는이 기술이 연구자들이 뇌의 활동과 뇌 내 발달을 기록함으로써 뇌의 신비를 푸는 방법에 중요한 역할을 할 수 있다고 믿습니다. Muybridge의 영화 기술을 통해 인간은 인간의 눈으로 감지 할 수없는 것을 볼 수 있었지만 분자 기록기는 지금까지 숨겨져있는 것을 엿볼 수있었습니다.
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우리는 발달을 통해 뇌의 분자 역사를 기록하기 위해 뉴런을 사용하고 싶다고 Shipman은 말했다. 이러한 분자 기록기를 사용하면 접근 권한을 얻거나 직접 세포를 관찰하거나 시스템을 중단하여 유전 물질이나 단백질을 추출하지 않고도 뇌의 모든 세포에서 데이터를 한 번에 수집 할 수 있습니다.
Muybridge GIF가 살아있는 세포의 DNA로 영화가 인코딩 된 것은 처음이지만, 다른 과학자들은 이미 유전 회로를 유기 ZIP 파일처럼 취급했습니다. 3 월에 뉴욕 게놈 센터의 한 쌍의 연구원은 과학 저널, 압축 파일을 DNA 분자에 저장하는 방법을 자세히 설명합니다.
파일을 DNA의 뉴클레오티드 염기에 매핑 할 수있는 이진 코드로 변환하는 알고리즘의 도움으로 연구자들은 총 6 개의 파일을 인코딩 할 수있었습니다. 1948 년 학술 논문, 파이오니어 플라크, 운영 체제, 바이러스, 1895 년 영화La Ciotat 역에 기차 도착… 그리고 $ 50 아마존 기프트 카드.
