凡走过必留下痕迹，细胞也不意外，当它受到病毒感染、暴露于环境毒素或其他压力，会改变其基因活性，进而留下分子痕迹。那如何记录其基因活性改变，成为另一个重要课题。
由苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）Randall Platt 研究员所率领的研究团队成功透过非常火烫的基因编辑技术——CRISPR-Cas 系统，来检测外来病原体的 RNA 序列，进而储存相对应的 DNA 片段，来记录细菌中不同时间点的基因变化，该研究结果于 10 月 3 日刊登在《Nature》期刊上。
该研究团队透过重新编辑大肠杆菌来表现来自 Fusicatenibacter saccharivorans 的 CRISPR 获取机制蛋白（CRISPR-acquisition machinery proteins），然后该蛋白质能捕获 RNA 转录本（transcripts），并且切割一小段 RNA，可用于制作序列的短 DNA，也就是“间隔区”（spacer）。如同珍珠项链一样，该间隔区能结合在 DNA 的重复序列之间，以形成 CRISPR 阵列（array）。
他们将不同的细菌物种中 CRISPR-Cas 系统的基因引入大肠杆菌中。其中一个Cas 基因会与反转录酶（reverse transcriptase）融合，反转录酶将 RNA 间隔区反转录成 DNA，含有与原始 RNA 相同的讯息，然后将它们存储在 CRISPR 阵列中。接着，他们不断重复该过程，使得新的间隔区能以相反的时间顺序添加到CRISPR 阵列，因此最近获得的 DNA 片段总是排在最前面。
他们也指出，在 CRISPR 阵列内能记录非常多的间隔区，再加上 DNA 非常稳定，记录在其中的讯息能长时间保存，可以从一代细菌传递到下一代细菌。对此，该研究第一作者 Florian Schmidt 教授表示，他们的系统是一个生物数据记录器，它记录了细菌对外界影响的遗传反应，使他们即使在多次细菌生成后，也能不断获取这些讯息。ETH 教授Randall Platt 也表示，过去科学家长期致力于创造合成细胞记忆的形式，但他们是第一个开发出能够记录细胞中每个基因表现讯息的团队。
延伸阅读：CRISPR史诗级革新 病毒和肿瘤将无所遁形参考资料：
1. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0569-1
2. https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/10/crispr-array-als-datenlogger-in-zellen.html
3. https://www.nature.com/articles/d41586-018-06869-1#ref-CR7
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