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Martes, 28 noviembre 2017
Microbiología

Grabadora microscópica, hecha a base de bacterias, para registrar datos bioquímicos

A través de unas cuantas intervenciones moleculares estratégicas, unos investigadores han convertido un sistema inmunitario bacteriano natural en una grabadora microscópica de datos bioquímicos, abriendo las puertas hacia el desarrollo de una nueva clase de tecnologías que utilicen células bacterianas para innumerables aplicaciones, desde el diagnóstico de enfermedades a la vigilancia ambiental.

 

El equipo de Harris Wang y Ravi Sheth, del Centro Médico de la Universidad de Columbia en la ciudad estadounidense de Nueva York, modificó una cepa ordinaria de laboratorio de Escherichia coli, una bacteria presente de manera cotidiana en el intestino humano. La cepa modificada fue capaz no solo de registrar sus interacciones con el entorno sino también de marcar el momento en el que ocurría cada suceso.

 

 

Tal como destaca Wang, tales bacterias, tragadas por un paciente, podrían llegar a registrar los cambios que experimentarían a través de todo el tracto digestivo, proporcionando una percepción nunca antes conseguida de fenómenos que de otro modo serían inaccesibles. Otras aplicaciones podrían incluir la detección de sutiles cambios ambientales y la realización de investigaciones, con un nivel de profundidad sin precedentes, en ecología y microbiología, gracias a que las bacterias podrían monitorizar cambios de otro modo imperceptibles y sin alterar su entorno.

 

El equipo de Wang y Sheth creó la grabadora microscópica de datos aprovechando el CRISPR-Cas, un sistema inmunitario presente en muchas especies de bacterias. El CRISPR-Cas copia fragmentos de ADN de virus invasores de manera que posteriores generaciones de bacterias puedan defenderse de estos patógenos con mayor eficacia. Como resultado de ello, el locus CRISPR del genoma bacteriano acumula un registro cronológico de los virus bacterianos ante los que él y sus antepasados han sobrevivido. Cuando esos mismos virus intentan infectar de nuevo, el sistema CRISPR-Cas puede reconocerlos y eliminarlos.

 

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La nueva investigación ha desembocado en la creación de un sistema experimental que se puede definir como una grabadora microscópica, a base de bacterias, capaz de registrar datos biológicos. (Imágenes: T. Frenzel et al., Science (2017))

 

Para construir su grabadora microscópica, el equipo de Wang y Sheth modificó un trozo de ADN llamado plásmido, proporcionándole la capacidad de crear más copias de sí mismo en la célula bacteriana en respuesta a una señal externa. Un plásmido registrador independiente, que controla la grabadora y marca el tiempo, expresa componentes del sistema CRISPR-Cas. En ausencia de una señal externa, solo el plásmido grabador se halla activo, y la célula añade copias de una secuencia separadora a un locus CRISPR en su genoma. Cuando la célula detecta una señal externa, el otro plásmido también es activado, e inserta sus secuencias. El resultado es una mezcla de secuencias que solo registran el paso del tiempo y secuencias que cambian dependiendo del entorno de la célula. Los investigadores pueden examinar después el locus CRISPR bacteriano y utilizar herramientas informáticas para leer la grabación y su cronología.

 

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