用于复杂数据存储的眼部细胞

还记得大肠杆菌吗?很快，这些方便的细菌可能也会记住你，现在莱斯大学的合成生物学家已经赢得了美国国家科学基金会(NSF)的支持，可以修改活细胞作为记忆存储设备。

该机构将向赖斯大学提供1万美元，由斯图尔特纪念生物化学教授乔纳森·西尔伯格(Jonathan Silberg)及其同事进行研究，以制造相当于计算机和其他设备中常见的读写擦除存储器。

这些可编程细胞，从大肠杆菌开始，将能够捕获和存储有关其环境的信息，以供研究人员以后分析。

“细胞读取有关其当地栖息地的动态信息，处理这些信息以做出行为决策，并将其中一些信息存储在其生物分子中，”赖斯系统，合成和物理生物学博士项目主任Silberg说。“虽然细胞有可能与半导体材料集成，以创造新一代的可持续技术，读取存储在生物分子中的信息，但我们连接细胞和材料以创造有用的生物电子设备的能力仍然有限。

联合首席研究员是化学和生物分子工程以及材料科学和纳米工程教授Rafael Verduzco，生物科学和生物工程助理教授James Chappell以及生物科学和生物工程教授Caroline Ajo-Franklin。

“细胞已经被编程为充当只读存储器(ROM)，将其数据存储在DNA中，”Chappell说。“事实上，生物记忆可以实现超过商业记忆存储设备的信息密度。然而，模仿随机存取存储器(RAM)及其多种读-写-擦除功能是我们旨在解决的挑战。

首先，该团队不是将数据直接编码到DNA中，而是在细胞内的合成RNA生物分子中编码数百字节的信息，这些信息还将被编程为合成氧化还原活性小分子，这些小分子将信息传递到外部世界。

在外部，这些氧化还原活性分子中编码的存储器可以被半导体聚合物快速读取，相当于将信息从计算机处理器传输到屏幕的电线和相关电子设备。

这些将需要读取和写入数据的接口。研究人员正在设计可打印的水凝胶腔室，其中包含微生物和相关电子设备，以读取穿过细胞膜的小分子。

这将允许对细胞进行快速编程，以捕获有关各种目标的信息。所有这些都必须在不伤害细胞本身的情况下完成。

Silberg说，在这些细胞中产生的RAM预计将稳定数天到数周甚至更长时间，尽管拟议的生物电子设备的这一方面将需要表征以充分了解该技术的潜力。

他指出，所有这些工作都需要许多学科的专业知识，以在微生物和材料之间创建电界面，包括RNA生物学，微生物电化学，生物分子工程，代谢工程和半导体聚合物。

“在赖斯，我们有材料科学和合成生物学方面的各种研究人员，他们对将先进材料与微生物系统相结合感兴趣，”Silberg说。

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