众所周知飞机飞行记录仪和人体照相机可以帮助调查人员了解复杂的事件。而研究细胞的生物学家也在试图建立他们自己的数据记录器。他们的目标是使诸如癌症的出现，衰老，环境影响和胚胎发育的过程更清晰化。借鉴革命性基因组编辑工具CRISPR的新型细胞记录仪现在提供了一种可以更好地捕捉DNA数据的录制设备。
哈佛大学的化学家David Liu和博士后Weixin Tang披露了他们称之为CRISPR介导的模拟多事件记录装置或CAMERA的两种形式。在概念验证实验中，它们在细菌和人类细胞中都显示了这种工具如何记录光照，抗生素和病毒感染或记录内部分子事件。一种形式的CAMERA利用细菌的特性：DNA的圆形“质粒”漂浮在细胞质中，复制自身但严格调节其种群大小。
研究人员推出了两种“记录”质粒，R1和R2，比例稳定。 然后，他们用CRISPR组分基因构建了一个单独的质粒-“指导”RNA（gRNA），它的目标是一段DNA序列和能切割双螺旋结构的Cas9酶。这些基因在细胞受到特定刺激时，制造出针对R1进行破坏的组件。 在一项测试中，他们为细菌配备了抗生素活化的CAMERA。通过对质粒进行测序并记录R1：R2比例如何变化，他们可以知道细胞暴露于药物的时间。
第二种CAMERA使用修饰的Cas9，它不切割双螺旋，并将四种DNA碱基之一的胞嘧啶化学转换为另一种胸腺嘧啶的酶连接。为记录一个事件，gRNA将这个所谓的基础编辑器运送到一个“安全港”基因，其DNA可以被改变而不损害细胞。
研究人员再一次调整系统以响应特定信号。 作为一项测试，他们刺激人类细胞激活Wnt信号通路，该通路在胚胎发育和癌症发生中发挥作用。在Wnt活动存在的情况下，CAMERA开启，将这些信号记录在“安全港”基因中。
CAMERA在少至10个细胞的样品中工作，几乎可以实现记录单个细胞的动作的目标。“如果你正在做大脑的活动图，每个细胞都是不同的故事。” 哈佛遗传学家George Church指出，他自己的实验室开发了基于CRISPR的记录设备。
CAMERA也可以同时或一个接一个地记录几个不同的信号。 但是对于CAMERA在拥挤的生物记录领域想要证明它的价值，研究人员必须证明它可以在动物细胞中发挥作用，而不仅仅是在 Wnt实验中使用的细胞系中。 “真正的力量蕴藏在接下来会发生的事情中。” Savage说。“现在，杀手级应用程序还在后面。”
文章来源：http://science.sciencemag.org/content/359/6377/728，经本站翻译
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