वैज्ञानिकों ने जीवित कोशिका के डीएनए में GIF स्टोर करने के लिए CRISPR का उपयोग किया है

एडवेर्ड मुयब्रिज प्रारंभिक सिनेमा और वैज्ञानिक अवलोकन दोनों के अग्रणी थे। सरपट दौड़ते घोड़े की उनकी प्रतिष्ठित क्लिप का इस्तेमाल इस शर्त को निपटाने के लिए किया जाता था कि क्या जानवर गति के दौरान जमीन से सभी चार खुरों को उठा लेता है।

इस सफलता के 130 से अधिक वर्षों के बाद, मुयब्रिज दूसरे के केंद्र में है क्योंकि वैज्ञानिकों ने इस प्रतिष्ठित फिल्म को जीवित कोशिकाओं के डीएनए में सफलतापूर्वक एन्कोड किया है। परिणाम एक तथाकथित कार्बनिक जीआईएफ है, और यह पहला कदम है जिसे शोधकर्ता आणविक रिकॉर्डर के रूप में संदर्भित कर रहे हैं, जो जीवित कोशिकाओं के भीतर मौजूद जानकारी को देखने, देखने और कैप्चर करने में सक्षम है।

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हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के एक आनुवंशिकीविद्, न्यूरोसाइंटिस्ट सेठ शिपमैन ने समझाया, हम कोशिकाओं को इतिहासकारों में बदलना चाहते हैं। हम एक जैविक स्मृति प्रणाली की कल्पना करते हैं जो आज की प्रौद्योगिकियों की तुलना में बहुत छोटी और अधिक बहुमुखी है, जो समय के साथ कई घटनाओं को गैर-घुसपैठ से ट्रैक करेगी।

जीन एडिटिंग तकनीक CRISPR का उपयोग करते हुए, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (NIH) द्वारा वित्त पोषित वैज्ञानिकों ने यह साबित करने के लिए निर्धारित किया कि किसी भी मनमानी अनुक्रमिक जानकारी - न केवल आनुवंशिक जानकारी - को जीनोम में एन्कोड किया जा सकता है। उन्होंने पहली बार एक छवि के साथ, एक मानव हाथ की, और बैक्टीरिया की प्रतिरक्षा सुरक्षा की मदद से ऐसा किया।

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(ऊपर: बाईं ओर एक मानव हाथ की एक छवि है, जिसे न्यूक्लियोटाइड में एन्कोड किया गया था और जीवित बैक्टीरिया में CRISPR-Cas अनुकूलन प्रणाली द्वारा कब्जा कर लिया गया था। दाईं ओर बैक्टीरिया के विकास की कई पीढ़ियों के बाद की छवि है, जिसे बैक्टीरियल जीनोम अनुक्रमित करके पुनर्प्राप्त किया गया है। क्रेडिट: सेठ शिपमैन)

जब किसी बैक्टीरिया पर वायरस द्वारा हमला किया जाता है, तो उसकी कोशिकाएं वायरस के आनुवंशिक कोड को काटने और संसाधित करने के लिए एंजाइम का उत्पादन करती हैं। यह आक्रमणकारी को याद करने के लिए ऐसा करता है, वायरस के आनुवंशिक कोड का एक हिस्सा लेता है और इसे अपने स्वयं के जीनोम में जोड़ता है, जैसे कि पाइक पर सिर रखना। जैसे-जैसे समय बीतता है, बैक्टीरिया का जीनोम बढ़ता है, वायरस से अधिक आनुवंशिक कोड जोड़े जाते हैं, और अधिक सिर पाइक पर ढेर हो जाते हैं।

शिपमैन और उनके सहयोगियों ने CRISPR सिस्टम का उपयोग करके इस प्रक्रिया को हैक कर लिया। CRISPR-Cas9 बैक्टीरिया की प्रतिरक्षा प्रणाली में प्रोटीन है जो वायरस के आनुवंशिक कोड को काटता है, जबकि Cas1 और Cas2 ऐसे प्रोटीन हैं जो वायरल डीएनए को जीनोम में सम्मिलित करते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, ये प्रोटीन डीएनए को उस क्रम में जोड़ते हैं जिस क्रम में इसका सामना करना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि वैज्ञानिक डीएनए के ई। कोलाई सिंथेटिक स्ट्रैंड को खिला सकते हैं, विशेष रूप से अनुक्रमिक जानकारी के साथ डिज़ाइन किया गया - जिसे बाद में डीकोड किया जा सकता है और एक तस्वीर या फ्रेम की एक श्रृंखला में बदल दिया जा सकता है एक एनीमेशन में। अधिक जानकारी के लिए, CRISPR पर हमारा पूरा व्याख्याता पढ़ें।

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जबकि एक लघु फिल्म को डीएनए में एन्कोड करना प्रभावशाली है, वैज्ञानिक कुछ प्रकार के सेलुलर-स्तरीय नेटफ्लिक्स ऐप बनाने की योजना नहीं बना रहे हैं। मुयब्रिज क्लिप का उद्देश्य सीआरआईएसपीआर प्रणाली के लिए जीवित कोशिकाओं को रिकॉर्डिंग उपकरणों में बदलने, उनके परिवेश से जानकारी खींचने और उनके जीनोम के भीतर एक अनुक्रमिक रिकॉर्ड रखने की गुंजाइश दिखाना है। इसका उपयोग मॉडलिंग रोगों से लेकर मिट्टी में प्रदूषकों के स्तर की निगरानी तक हर चीज में किया जा सकता है।

एक विशेष रूप से रोमांचक अनुप्रयोग न्यूरोलॉजी है। शिपमैन ने एक न्यूरोलॉजिस्ट के रूप में प्रशिक्षित किया और उनका मानना ​​​​है कि तकनीक एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती है कि कैसे शोधकर्ता मस्तिष्क के रहस्यों को अनलॉक करते हैं - मस्तिष्क की गतिविधि और मस्तिष्क के भीतर से विकास को रिकॉर्ड करके। जबकि मुयब्रिज की सिनेमाई तकनीकों ने मनुष्यों को यह देखने की अनुमति दी कि मानव आंख के लिए क्या अगोचर था, इसलिए आणविक रिकॉर्डर भी हमें एक झलक दे सकते हैं जो अब तक छिपा हुआ है।

मैं कुछ कहां प्रिंट कर सकता हूं

हम विकास के माध्यम से मस्तिष्क के आणविक इतिहास को रिकॉर्ड करने के लिए न्यूरॉन्स का उपयोग करना चाहते हैं, शिपमैन ने कहा। इस तरह के एक आणविक रिकॉर्डर हमें अंततः मस्तिष्क में प्रत्येक कोशिका से डेटा एकत्र करने की आवश्यकता के बिना, सीधे कोशिकाओं का निरीक्षण करने, या आनुवंशिक सामग्री या प्रोटीन निकालने के लिए सिस्टम को बाधित करने की अनुमति देगा।

जबकि म्यूब्रिज जीआईएफ पहली बार जीवित कोशिकाओं के डीएनए में एक फिल्म को एन्कोड किया गया है, अन्य वैज्ञानिकों ने पहले से ही जैविक ज़िप फ़ाइलों की तरह आनुवंशिक सर्किटरी का इलाज किया है। मार्च में, न्यूयॉर्क जीनोम सेंटर के शोधकर्ताओं की एक जोड़ी ने a में एक रिपोर्ट प्रकाशित की विज्ञान जर्नल, डीएनए अणुओं में संपीड़ित फ़ाइलों को संग्रहीत करने के तरीकों का विवरण।

फ़ाइलों को एक बाइनरी कोड में अनुवाद करने के लिए एक एल्गोरिथ्म की मदद से, जिसे डीएनए के न्यूक्लियोटाइड आधारों पर मैप किया जा सकता है, शोधकर्ता कुल छह फाइलों को एन्कोड करने में सक्षम थे: एक १९४८ अकादमिक पेपर, एक पायनियर पट्टिका, एक ऑपरेटिंग सिस्टम, ए वायरस, १८९५ फिल्मला सिओटैट स्टेशन पर एक ट्रेन का आगमन… और एक अमेज़न उपहार कार्ड।