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【24h】

CRISPR-Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria

机译：将数字电影的CRISPR-Cas编码到一群活细菌的基因组中

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摘要

DNA is an excellent medium for archiving data. Recent efforts have illustrated the potential for information storage in DNA using synthesized oligonucleotides assembled in vitro(1-6). A relatively unexplored avenue of information storage in DNA is the ability to write information into the genome of a living cell by the addition of nucleotides over time. Using the Cas1-Cas2 integrase, the CRISPR-Cas microbial immune system stores the nucleotide content of invading viruses to confer adaptive immunity(7). When harnessed, this system has the potential to write arbitrary information into the genome(8). Here we use the CRISPR-Cas system to encode the pixel values of black and white images and a short movie into the genomes of a population of living bacteria. In doing so, we push the technical limits of this information storage system and optimize strategies to minimize those limitations. We also uncover underlying principles of the CRISPR-Cas adaptation system, including sequence determinants of spacer acquisition that are relevant for understanding both the basic biology of bacterial adaptation and its technological applications. This work demonstrates that this system can capture and stably store practical amounts of real data within the genomes of populations of living cells.
机译：DNA是用于存档数据的极佳介质。最近的努力表明了使用体外组装的合成寡核苷酸在DNA中进行信息存储的潜力（1-6）。 DNA中信息存储的一种相对未开发的途径是通过随时间推移添加核苷酸将信息写入活细胞基因组的能力。利用Cas1-Cas2整合酶，CRISPR-Cas微生物免疫系统可以存储入侵病毒的核苷酸含量以赋予适应性免疫力（7）。如果加以利用，该系统就有可能将任意信息写入基因组（8）。在这里，我们使用CRISPR-Cas系统将黑白图像的像素值和一部短片编码到一群活细菌的基因组中。通过这样做，我们突破了此信息存储系统的技术限制，并优化了策略以最小化这些限制。我们还揭示了CRISPR-Cas适应系统的基本原理，包括与了解细菌适应的基本生物学及其技术应用有关的间隔区获取的序列决定子。这项工作表明，该系统可以捕获并稳定地在活细胞群体的基因组中存储实际数量的实际数据。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2017年第7663期|345-349|共5页
  • 作者

    Shipman Seth L. .; Nivala Jeff; Macklis Jeffrey D.; Church George M.;

  • 作者单位

    Harvard Med Sch, Dept Genet, 77 Ave Louis Pasteur, Boston, MA 02115 USA|Harvard Univ, Dept Stem Cell & Regenerat Biol, Ctr Brain Sci, Cambridge, MA 02138 USA|Harvard Univ, Harvard Stem Cell Inst, Bauer Lab 103, Cambridge, MA 02138 USA|Harvard Univ, Wyss Inst Biol Inspired Engn, Cambridge, MA 02138 USA;

    Harvard Med Sch, Dept Genet, 77 Ave Louis Pasteur, Boston, MA 02115 USA|Harvard Univ, Wyss Inst Biol Inspired Engn, Cambridge, MA 02138 USA;

    Harvard Univ, Dept Stem Cell & Regenerat Biol, Ctr Brain Sci, Cambridge, MA 02138 USA|Harvard Univ, Harvard Stem Cell Inst, Bauer Lab 103, Cambridge, MA 02138 USA;

    Harvard Med Sch, Dept Genet, 77 Ave Louis Pasteur, Boston, MA 02115 USA|Harvard Univ, Wyss Inst Biol Inspired Engn, Cambridge, MA 02138 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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