Bioingegneri della Stanford University hanno sviluppato un metodo che permette di codificare, archiviare e cancellare ripetutamente dati digitali all'interno del DNA di cellule viventi. Questa scoperta potrebbe avere importanti implicazioni per la cura del cancro, lo studio dell'invecchiamento e non solo. I ricercatori potrebbero contare quante volte si dividono le cellule e un giorno si potrebbe riuscire a spegnerle prima che diventino cancerogene. La ricerca è stata guidata da Jerome Bonnet, Pakpoom Subsoontorn e Drew Endy. "Ha richiesto tre anni e 750 tentativi per funzionare, ma alla fine ce l'abbiamo fatta", ha dichiarato Bonnet.
In termini pratici, i tre hanno realizzato l'equivalente genetico di una cifra binaria, cioè un bit. "In sostanza, se la sezione del DNA punta in una direzione, è uno zero. Se punta nel verso opposto, è un uno", ha dichiarato Subsoontorn. Il lavoro svolto dai ricercatori, in biotecnologia, è conosciuto con il nome "recombinase-mediated DNA inversion", che indica i processi enzimatici usati per tagliare, capovolgere e ricombinare il DNA all'interno di una cellula.
Il team chiama il proprio dispositivo "RAD" (recombinase addressable data). Nel loro esperimento questo modulo è stato usato per modificare una particolare sezione di DNA con microbi che determinano in che modo gli organismi unicellulari diventano fluorescenti alla presenza di luce ultravioletta. Secondo l'orientamento della sezione di DNA, i microbi splendevano di rosso o verde. Usando il modulo RAD, gli ingegneri possono spostare a piacimento avanti e indietro le sezioni di DNA. Per arrivare a far funzionare il sistema, il team ha dovuto monitorare le dinamiche precise di due opposte proteine, integrasi ed excisionasi, nei microbi.
"Gli studi precedenti avevano mostrato come capovolgere la sequenza genetica - anche se in maniera irreversibile - in una direzione mediante l'espressione di un singolo enzima", ha dichiarato Bonnet. "Avevamo bisogno di spostare in modo affidabile la sequenza avanti e indietro, più e più volte, al fine di creare un registro completamente riutilizzabile di dati binari, quindi avevamo bisogno di qualcosa di diverso". "Il problema è che le proteine fanno quello che vogliono. Se entrambi sono attivi allo stesso tempo, o concentrati in quantità sbagliate, si ottiene un pasticcio e le singole cellule producono risultati casuali", ha dichiarato Subsoontorn.
Sotto luce ultravioletta, i contenuti con cellule rosse o verdi a seconda dell'orientamento di una sezione specifica di codice genetico all'interno delle cellule di DNA
I ricercatori hanno scoperto che era abbastanza semplice capovolgere una sezione di DNA in entrambe le direzioni. Bonnet ora ha testato moduli RAD con singoli microbi che si sono raddoppiati più di 100 volte e il sistema ha tenuto. Altri test hanno confermato che RAD funziona, è affidabile e riscrivibile. I ricercatori ora sperano di poter passare dalla scrittura di bit a quella di byte, ma l'obiettivo potrebbe essere ancora ben lontano. Insomma, gli uomini del futuro più che di un medico avranno bisogno di un programmatore.