Câmera biológica captura e guarda imagens no DNA de células vivas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/07/2023

Cheng Lim (esquerda) e Chueh Poh (direita) apresentam sua câmera biológica, que armazena as imagens diretamente no DNA de células bacterianas.
[Imagem: NUS]

Armazenamento no DNA de células

Pesquisadores criaram uma "câmera biológica", uma câmera que usa células vivas como sensores de luz para capturar as imagens e, mais importante, como meio de armazenamento para essas imagens.

O feito representa um passo importante para o campo do armazenamento de dados em moléculas de DNA, permitindo pela primeira vez gravar os dados diretamente no DNA dentro de células vivas.

Embora já esteja se aproximando do uso em centrais de dados, o armazenamento de dados em DNA até agora tem-se concentrado no uso de cadeias de DNA sintéticas, criadas fora das células. Gravar diretamente nas células é muito mais barato e muito menos sujeito a erros.

Cheng Lim e colegas da Universidade Nacional de Cingapura criaram um sistema que mescla várias técnicas biológicas e digitais para emular as funções de uma câmera digital usando componentes biológicos. Para isso, eles gravam os dados nas moléculas de DNA que existem abundantemente em todas as células vivas.

"O DNA também é fácil de manipular com as ferramentas atuais de biologia molecular, pode ser armazenado em várias formas à temperatura ambiente e é tão durável que pode durar séculos," disse Lim.

Esquema de funcionamento da câmera biológica.
[Imagem: Cheng Kai Lim et al. - 10.1038/s41467-023-38876-w]

Câmera biológica

Batizada de BacCam - uma câmera feita com uma célula bacteriana - o dispositivo captura e armazena várias imagens simultaneamente usando diferentes cores de luz.

"Imagine o DNA dentro de uma célula como um filme fotográfico não revelado. Usando a optogenética - uma técnica que controla a atividade das células com luz, semelhante ao mecanismo do obturador de uma câmera - conseguimos capturar 'imagens' imprimindo sinais de luz no 'filme' de DNA," descreveu o professor Chueh Poh.

Em seguida, usando técnicas de código de barras, semelhantes às usadas para rotulagem de fotos, os pesquisadores marcaram as imagens capturadas, dando um código para cada uma para identificação. Algoritmos de aprendizado de máquina foram então usados para organizar, classificar e reconstruir as imagens armazenadas.

Apesar de o sistema ser inovador e parecer futurístico, a equipe garante que ele é fácil de reproduzir em laboratório e pode ser ampliado para capturar imagens em maior resolução. Além disso, eles pretendem a seguir demonstrar o potencial de uso prático desta nova técnica de "fotografia biológica" com armazenamento direto em DNA.

"Nosso método representa um marco importante na integração de sistemas biológicos com dispositivos digitais. Aproveitando o potencial do DNA e dos circuitos optogenéticos, criamos a primeira 'câmera digital viva', que oferece uma abordagem econômica e eficiente para armazenamento de dados de DNA. Nosso trabalho não apenas explora novas aplicações de armazenamento de dados de DNA, mas também reprojeta as tecnologias de captura de dados existentes em uma estrutura biológica. Esperamos que isso lance as bases para a inovação contínua no registro e armazenamento de informações," concluiu o professor Poh.

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