Cinema no DNA
Pesquisadores usam CRISPR para codificar um filme no DNA de bactérias. O feito abre caminho para a criação de células-computadores capazes de capturar, estocar e propagar informação por conta própri.
Tem gente que pensa que carrega a arte no DNA. Mas certa colônia de bactérias E. coli poderia se vangloriar realmente desse feito. As microscópicas causadoras de infecções intestinais foram as escolhidas para se tornarem o primeiro ser vivo a carregar literalmente um filme no material genético.
Usando o sistema CRISPR de edição genética, pesquisadores da Harvard Medical School e do Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering incorporaram no DNA das bactérias o curta “Sallie Gardner at a Gallop,” de Eadweard Muybridge, um dos precursores do cinema. O vídeo simples e icônico mostra um cavalo em movimento.
A técnica de edição genética com CRISPR (lê-se crísper, sigla para Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) tem dado o que falar recentemente. Trata-se de um mecanismo capaz de editar com precisão o material genético usando o “sistema imune” das bactérias, que evoluiu para protegê-las do ataque de vírus.
O CRISPR é uma molécula presente nesses microrganismos que juntamente com a proteína Cas9 funciona como uma tesoura inteligente que performa microcirurgias no DNA em locais específicos. No caso de um ataque de vírus à bactéria, esse sistema detecta uma determinada sequência de DNA do invasor e usa a Cas9 para cortar com precisão o material genético. Essa sequência é incorporada ao plasmídeo (DNA microbiano) e funciona como uma memória, servindo para ativar a defesa em um próximo ataque. Já para a ciência, o mecanismo tem sido usado para localizar e editar rápida e facilmente qualquer gene de qualquer célula desejada.
Foi esse recorta e cola que do CRISPR que permitiu aos pesquisadores editar o DNA da E.coli de modo a codificar os pixels que formam cada imagem (frame) que compõe o vídeo de Muybridge. Eles usaram sequências de bases de DNA específicas para representar cada cor que compunha as imagens. Para o filme todo forma usadas 520 sequências de DNA com 17.000 bases. Esses trechos foram introduzidos no plasmídeo das bactérias e depois “lidos” por um programa de computador para recompor as imagens originais pixel a pixel.
A partir do código de bases de DNA inscrito nas bactérias, foi possível “recriar” as imagens do filme com 96% de precisão.
Seres vivos ou máquinas?
Para além da curiosidade e do lado artístico, o feito pode abrir caminho para aplicações mais utilitárias envolvendo o uso de DNA para armazenar informações. Segundo os pesquisadores, O DNA tem a vantagem de ser um meio muito estável ao longo do tempo e capaz de guardar grande volume de informações. Alguns experimentos já haviam sido conduzidos usando bases de DNA para armazenar imagens, mas é a primeira vez que isso é feito com tal complexidade e em genomas de seres vivos.
“Com esse experimento empurramos os limites técnicos do ‘bio-armazenamento’ de informações e otimizamos estratégias nesse sentido”, me respondeu por e-mail um dos líderes da pesquisa, Seth Shipman, de Harvard. “Por ser estável, o DNA é ótimo para guardar informações que você não planeje acessar com frequência e o que fizemos foi um passo além, pois guardamos informação em uma célula viva. Não só tivemos que sintetizar os códigos de DNA, mas também entrega-lo às células e fazê-las incorporá-los ao seu genoma.”
Shipman conta que no futuro o experimento pode ser aperfeiçoado para que a própria célula passe a gravar em seu DNA informação. Uma célula poderia, por exemplo, gravar em tempo real em seu genoma informação sobre sua própria atividade. “Estamos usando as imagens e filmes como um piloto para um sistema piloto de ‘gravador molecular’. Esperamos conseguir usar esse mecanismo para saber coisas que hoje não sabemos, como o que se passa dentro das células. Essa informação seria gravada no genoma celular e nós poderíamos recuperá-la depois.”
É o limite entre seres vivos e máquinas ficando cada vez mais permeável.
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