«Пишущая ДНК-машинка» напечатает «сообщения» внутри клеток

Биологи из США приспособили геномный редактор CRISPR/Cas9 для записи произвольной текстовой информации в ДНК человеческих клеток и последующего чтения или удаления этих молекулярных «заметок». Это своего рода прототип «пишущей ДНК-машинки», с помощью которой можно записывать и декодировать «сообщения» в несколько тысяч символов, вставленные внутрь генома живых клеток. Информация сохраняется в ДНК даже через два десятка поколений и 25 циклов клонального деления.

В прошлом, как отмечают ученые, биотехнологи уже пытались использовать различные геномные редакторы для хранения информации внутри нитей ДНК. Все подобные подходы позволяли записывать данные или только один раз, или хранить внутри генома лишь небольшие последовательности символов. Вдобавок все подобные системы были рассчитаны только на использование внутри бактерий.

Профессор Джей Шендьюр и его коллеги из университета штата Вашингтон в Сиэтле решили все эти проблемы при помощи созданной ими модификации CRISPR/Cas9. 

Биологи поменяли ее свойства таким образом, что геномный редактор мог взаимодействовать только с так называемой «ДНК-лентой». Так ученые назвали длинную последовательность из повторяющихся коротких искусственных блоков, вставленных внутрь человеческой ДНК и не имеющей аналогов в живой природе.

Каждый подобный блок «ДНК-ленты» содержал в себе набор из нескольких одинаковых генетических «букв»-нуклеотидов, служивших опознавательным знаком для системы CRISPR/Cas9, а также произвольную текстовую информацию, закодированную специальным образом для экономии места. При этом все блоки были устроены таким образом, что геномный редактор мог взаимодействовать только с одним из них, что обеспечивало последовательный характер записи данных.

Работоспособность генетической «печатной машинки» ученые проверили на культурах человеческих эмбриональных клеток, способных бесконечно размножаться. Используя CRISPR/Cas9, исследователи записали в их ДНК три коротких фразы и проследили за тем, сохранятся ли они в геноме эмбриональных клеток после нескольких десятков циклов их клонального деления. В итоге информация сохранились в ДНК их потомков даже через два десятка поколений.