¿Qué pasaría si las células mantuvieran registros de su expresión génica?

Agregaron el químico que activó el primer gen (correspondiente al código de barras A) durante 24 horas, seguido por el del segundo gen (correspondiente al código de barras B) durante las siguientes 24 horas. "En teoría, deberíamos activar todas las proteínas de registro durante todo el proceso, pero solo el ARN para la señal A en la primera mitad y la señal B en la segunda mitad", dice Bhattarai-Klein.

Cuando los científicos secuenciaron E. coligenomas, eso es exactamente lo que encontraron: los recibos de ADN para el código de barras A se integraron primero en la matriz Crispr, seguidos por los del código de barras B. Para verificar su trabajo, invirtieron las condiciones, agregando el químico para el código de barras B antes que para el código de barras A. Una vez más, la matriz Crispr leyó el patrón esperado, lo que indica que el Retro-Cascorder registró la expresión de los dos genes en el orden correcto.

Mientras otros sistemas de grabación él era desarrollado que almacena información en el ADNel creado por el grupo de Shipman tiene un grado adicional de especificidad, los códigos de barras específicos del gen, combinado con la capacidad de ver la expresión génica en orden. "Esta es una demostración y optimización realmente genial de la grabación celular", dijo Timothy Lu, un biólogo sintético del MIT que no participó en la investigación.

Harris Wang, biólogo de la Universidad de Columbia que ha desarrollado sistemas de registro molecular, está de acuerdo: este trabajo "nos empuja a una nueva área en términos de cómo podemos recopilar información sobre el funcionamiento interno de una célula", dice, y agrega que "usted tener un control mucho mejor sobre las señales que puede registrar". La expresión no siempre funciona en una escala binaria. Por ejemplo, algo como la regulación epigenética (cambios químicos en el ADN) puede modular fácilmente los genes para que se expresen en diferentes niveles, en lugar de simplemente activarlos o desactivarlos.

Lu está interesado en ver este sistema, así como otros sistemas de registro de células, algún día implementado en células de mamíferos, un interés compartido por Shipman y su equipo. "Nuestro objetivo a largo plazo es registrar eventos realmente complejos que se desarrollan con el tiempo de semanas y meses en el desarrollo de los mamíferos y estados de enfermedad", dice Shipman. Luego, para algo como el cáncer o el Parkinson, los científicos pueden comprender mejor cómo se activan y desactivan los diferentes genes a medida que avanza la enfermedad.

En un futuro cercano, los científicos visualizan el Retro-Cascorder como un pequeño complemento que podría convertir una bacteria en un biosensor. Estas bacterias se pueden liberar para rastrear la exposición química en las aguas residuales o para estudiar el intestino humano. Las bacterias "interactúan con su entorno y perciben muchas cosas que normalmente nos preocuparían a un nivel muy sensible”, dice Shipman. "Si logramos que almacenen esa información, podemos hacer que trabajen en un entorno, que es difícil de seguir.” Debido a que sustancias como los contaminantes y los metabolitos a menudo causan cambios en la expresión génica, el libro de jugadas para obtener el ADN de una bacteria se puede utilizar para identificar qué moléculas están presentes y cuándo.

Por ahora, Shipman agradece que la Retro-Cascorder funcione. Muestra que las partes celulares se pueden adaptar sin problemas para propósitos más nuevos. "Dejamos que la evolución nos lleve a algo útil y luego lo elegimos", dice con una sonrisa.

Actualización 8/12/2022 a las 12:11 p. m.: Esta historia se actualizó para corregir la atribución principal de Seth Shipman.