Seth Shipman บันทึกภาพยนตร์ใน DNA และนั่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้น

Seth Shipman เป็นขุนแผนแห่งนวัตกรรมทางชีววิทยา เขารวบรวมชิ้นส่วนที่มีประโยชน์ตั้งแต่แบคทีเรียเซลล์ประสาทรีมข้อมูลทางพันธุกรรมและเปลี่ยนเป็นเครื่องมือที่ทำสิ่งที่น่าอัศจรรย์ หนึ่งในผลงานที่ดีที่สุดของเขาจนถึงตอนนี้คือชุดของเซลล์แบคทีเรียที่มีชีวิตซึ่งมีดีเอ็นเอซึ่งเป็นภาพยนตร์ที่เป็นสัญลักษณ์ของม้าวิ่ง การบันทึกภาพหรือข้อมูลอื่นใดในสารพันธุกรรมของเซลล์สิ่งมีชีวิตไม่ได้มีไว้เพื่อความบันเทิงเท่านั้น มันจะทำให้นักวิทยาศาสตร์มีมุมมองเกี่ยวกับกระบวนการที่มักจะซ่อนอยู่
 
ลองนึกภาพการออกแบบเซลล์เก็บบันทึกที่สามารถดักฟังการทำลายเซลล์ที่นำหน้าภาวะสมองเสื่อมในสมองได้ หรือเฝ้าติดตามคำสั่งทางพันธุกรรมที่ละเอียดซึ่งบอกเซลล์สมองว่าจะพัฒนาอย่างไร หรือแม้กระทั่งการมองเห็นช่วงเวลาที่แน่นอนเมื่อความผิดพลาดของเซลล์เริ่มก่อให้เกิดความผิดปกติเช่นโรคจิตเภท นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถดำเนินการใด ๆ ได้ แต่ Shipman อายุ 36 ปีอดทน 'หากคุณกังวลเกี่ยวกับสิ่งที่คุณทำได้ในตอนนี้มันยากที่จะก้าวไปข้างหน้า' Shipman นักเทคโนโลยีชีวภาพจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานฟรานซิสโกและสถาบันแกลดสโตนซึ่งเป็นองค์กรวิจัยไม่แสวงหาผลกำไรของ UC San กล่าว วิทยาเขต Francisco ในการก้าวไปข้างหน้ามักต้องหยุดชั่วคราวการพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อตรวจสอบเครื่องมือของคุณและมองไปรอบ ๆ เล็กน้อย Shipman กล่าว ความตั้งใจที่จะเปลี่ยนมุมมองและข้ามสาขาวิชาไม่ว่าจะเป็นประสาทวิทยาจุลชีววิทยาวิศวกรรมและแม้แต่ศิลปะถือเป็นเรื่องผิดปกติในหมู่นักวิทยาศาสตร์ Roger Nicoll นักประสาทวิทยาผู้ดูแลปริญญาเอกของ Shipman กล่าว ทำงานที่ UC San Francisco “ ฉันรู้สึกเบื่อมากเมื่อฉันอยู่นอกเขตความสะดวกสบายของฉัน” Nicoll กล่าว 'เขาไม่มีเขตสบาย' Shipman ผสมผสาน“ ความสามารถนี้ในการถอยหลังและรับข้อมูลเชิงลึกอย่างลึกซึ้งกับความเข้มงวดระดับสูงอย่างไม่น่าเชื่อในการไล่ตามเส้นเลือดทองคำที่เขาได้มา” Nicoll กล่าวเสริม ตัวอย่างเช่นภาพยนตร์เรื่องแบคทีเรียมาจากความไม่พอใจของ Shipman ที่ขาดเครื่องมือที่ดี เขาต้องการตรวจสอบพฤติกรรมของยีนภายในเซลล์เมื่อเวลาผ่านไป แต่หนึ่งในวิธีเดียวที่จะติดตามพฤติกรรมนั้นต้องการการฆ่าเซลล์ “ การทำลายล้างนั้นเป็นสิ่งที่เข้ากันไม่ได้กับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป” เขากล่าว ดังนั้นแทนที่จะใช้เครื่องมือที่ไม่ถูกต้องเขาจึงสำรองข้อมูลและคิดว่าเครื่องมือในอุดมคติจะเป็นอย่างไร ระบบที่สมบูรณ์แบบจะตรวจสอบเหตุการณ์เซลลูลาร์จากภายในอย่างสงบเสงี่ยมและจัดทำบันทึกกิจกรรมเหล่านั้น ในช่วง postdoc ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด Shipman และเพื่อนร่วมงานได้คิดหาวิธีใช้เครื่องมือแก้ไขยีน CRISPR ให้ดีที่สุดเพื่อรับ DNA ของแบคทีเรียเพื่อยอมรับตัวอย่างต่างประเทศซึ่งเป็นเทคนิคที่อธิบายไว้ในปี 2559 ใน Science เมื่อทำได้สำเร็จ“ มันคือการแข่งขัน” เขากล่าว หลังจากพูดคุยกับโจเดวิสศิลปินและนักชีววิทยาของฮาร์วาร์ด Shipman ตัดสินใจที่จะโอนคำแนะนำสำหรับภาพม้าวิ่งเพื่อเป็นการพยักหน้าให้กับผู้สร้างภาพ Eadweard Muybridge นักเทคโนโลยีรุ่นแรก ๆ ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 ในส่วนหนึ่งของการถกเถียงกันว่าม้าที่วิ่งอยู่ในอากาศได้เต็มที่โดยที่เท้าไม่แตะพื้น Muybridge ได้สร้างภาพม้าที่จับการเคลื่อนไหวได้หรือไม่ ทางเลือก 'ดูเหมือนจะพอดี' เดวิสกล่าว กระแสตอบรับหนังม้าวิ่งใหญ่ “ ฉันไม่เคยมีปฏิกิริยากับกระดาษแบบนั้นเลย” Shipman กล่าว นักวิทยาศาสตร์หลงระเริงกับแนวโน้มของเทคโนโลยีนี้ นักข่าวต่างทึ่งกับแนวคิดของภาพยนตร์ที่ฝังอยู่ในดีเอ็นเอ แม้แต่นักประวัติศาสตร์ Muybridge ก็ตื่นเต้นความสามารถในการใส่ข้อมูลภายนอกเข้าไปในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตตามลำดับที่ถูกต้องตามที่อธิบายไว้ในปี 2017 ใน Nature ทำให้ Shipman เข้าใกล้เป้าหมายสูงสุดของเขาอีกขั้นหนึ่งนั่นคือการสร้างเครื่องมือในการบันทึกข้อมูลเซลล์ที่ซับซ้อนภายใน DNA ของเซลล์สิ่งมีชีวิตและเปิดเผยกระบวนการทางชีววิทยา ที่ยังคงลึกลับ ขณะนี้ทีมงานของ Shipman กำลังแก้ไขปัญหาใหญ่อีกประการหนึ่งนั่นคือการเกลี้ยกล่อมเซลล์ให้บันทึกข้อมูลด้วยตัวเอง 'Seth เป็นผู้บุกเบิกงานในยุคแรก ๆ และมีความสำคัญในพื้นที่นี้' นักชีววิทยาสังเคราะห์ Harris Wang จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียกล่าวซึ่งห้องทดลองยังทำงานเกี่ยวกับวิธีการบันทึกแบบเซลลูลาร์ด้วย “ เขาจะผลักดัน เมื่อ Shipman และ Davis ทำงานเคียงบ่าเคียงไหล่กันที่ Harvard พวกเขามีการพูดคุยที่หลากหลายและมีขอบเขต 'ฉันสามารถลอยความคิดที่บ้าคลั่งได้' เดวิสกล่าว 'และเขาก็สามารถลอยความคิดที่บ้าคลั่งได้' เดวิสกล่าวถึง“ เซลล์ประสาทเซน” ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทเดี่ยวที่เติบโตเพียงอย่างเดียวในจาน เมื่อไม่มีเซลล์ประสาทใกล้เคียงที่จะส่งเอ็นเข้าหาเซลล์ที่ผิดปกตินี้จึงเชื่อมต่อกับตัวมันเอง ตอนนี้อยู่ในห้องทดลองของเขาเองที่ UC San Francisco และ Gladstone Shipman ยังคงเพาะปลูกเซลล์ประสาท นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามค้นหาว่าเซลล์สร้างการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนได้อย่างไรโดยทำลายการเชื่อมต่อเหล่านี้ “ แทนที่จะเอาบางอย่างที่ใช้ได้ผลและทำลายมันเราทำบางอย่างและพยายามที่จะบังคับมัน” Shipman กล่าว ระบบแยกส่วนของเขาซึ่งสร้างจากเซลล์ประสาทหนึ่งถึงห้าเซลล์ที่เติบโตบน 'เกาะ' เดียวเป็นวิธีทดสอบกฎที่ควบคุมรูปร่างของเครือข่ายที่ซับซ้อนมากขึ้นในสมอง ในที่สุดความสามารถในการควบคุมเซลล์เพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่เหมาะสมอาจกลายเป็นพื้นฐานของการบำบัดเซลล์ต้นกำเนิดสำหรับความผิดปกติของสมอง เซลล์ประสาทที่ได้รับการตั้งโปรแกรมอย่างสมบูรณ์แบบสามารถทดแทนเซลล์ที่สูญเสียไปจากโรคเกี่ยวกับระบบประสาทได้อย่างราบรื่น การแก้ไขของ Shipman อาจนำไปสู่การคาดเดาของทุกคน “ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเขาจะทำได้ดีมาก แต่คุณไม่รู้ว่ามันจะไปทางไหน” Nicoll กล่าว“ ซึ่งเยี่ยมมาก”