Un grupo de ingenieros del MIT ha logrado emplear bacterias E. Coli como dispositivos de memoria químicos. Para ello se ha empleado el genoma de la bacteria como mecanismo de codificación y almacenamiento de datos. El resultado es un modelo de persistencia estable, donde es fácil borrar y recuperar los datos almacenados.

Los investigadores que han trabajado en el proyecto consideran que se trata de un mecanismo muy adecuado para aplicaciones tales como sensores para la vigilancia ambiental y médica.

Según Timothy Lu, profesor asociado de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación e Ingeniería Biológica, es posible almacenar la información a muy largo plazo. Se puede tener este sistema en una bacteria que vive en el intestino, o bacterias ambientales. Podría permanecer así durante días o meses, y luego extraerla más tarde y medir los resultados a nivel cuantitativo.

La nueva estrategia, que se describe un artículo publicado en la edición del 13 de noviembre de la revista Science, supera varias limitaciones de los métodos existentes para el almacenamiento de la memoria en los genomas de bacterias. Los esfuerzos anteriores estaban limitados a comportarse como una memoria digital, lo que significa que sólo se podían grabar todos los datos o ninguno. Fahim Farzadfard, estudiante y autor principal del artículo, y Timothy Lu se propusieron crear un sistema para el almacenamiento de la memoria analógica, que pudiera preservar datos como la intensidad de la exposición a que se había sometido, o cuánto tiempo duró la misma. Para ello, se diseñaron una “grabadora genómica” que permite a los investigadores escribir nueva información en cualquier secuencia del ADN bacteriano.

Para programar la bacteria E. coli para almacenar la memoria, los investigadores del MIT modificaron por ingeniería genética las células para producir una enzima recombinasa, que se puede insertar ADN, o una secuencia específica de ADN de cadena sencilla, en una diana. Sin embargo, este ADN se produce sólo cuando se activa por la presencia de una molécula predeterminada u otro tipo de disparador, como la luz. Después de que se genere el ADN, la recombinasa inserta el ADN en el genoma de la célula en un sitio preprogramado. Es posible dirigir el cambio a cualquier parte del genoma, actuando como una grabadora. Una vez que la exposición se ha grabado a través de este proceso, la información se almacena durante todo el tiempo de vida de la población bacteriana, y se transmite de generación en generación.

Hay dos formas distintas de recuperar esta información almacenada. Si el ADN se inserta en una parte no funcional del genoma, la secuenciación del genoma revelará si la información se ha almacenado en una célula particular. O bien, los investigadores pueden dirigir las secuencias para alterar un gen. Por ejemplo, en este estudio, la nueva secuencia de ADN activó un gen de resistencia a los antibióticos, lo que permite a los investigadores determinar cuántas células poseían la secuencia de datos mediante la adición de antibióticos a las colonia y la observación de cómo sobrevivieron las bacterias.

El abanico de posibles usos es muy amplio. Las bacterias podrían ser diseñadas para vivir en el tracto digestivo humano para controlar la ingesta dietética de una persona, tales como la cantidad de azúcar, o la grasa consumida; o para detectar dolencias en el caso de enfermedades asociadas al tracto digestivo, como el colon irritable. Además de las aplicaciones médicas, es posible su uso para analizar el medio ambiente. Las condiciones ambientales de aplicación para este tipo de bacterias-sensores incluyen la supervisión del océano para medir la evolución de los niveles de dióxido de carbono, la acidez, o la presencia de contaminantes.