Искусственную ДНК создают по-новому: что изменит технология Гарварда

Более "чистая" биология: почему это важно для каждого?

Искусственная ДНК - не фантастика, а рабочий инструмент современной науки . Ее уже активно используют для точной диагностики болезней, редактирования генов и создания лекарства против рака.

Однако до сих пор искусственные молекулы "собирали" с помощью сложной и "грязной" химической технологии.

Она требовала использования опасных органических растворителей, оставляла после себя токсичные отходы и нуждалась в дорогостоящем защитном оборудовании.

Гарвардские исследователи предложили альтернативу - ферментативный синтез . В этом процессе природные белки-ферменты строят цепочки ДНК в обычном водном растворе.

Главной проблемой оставалось заставить эти ферменты работать ювелирно точно на крошечных участках микрочипа.

Как ток управляет молекулами?

Чтобы ферменты правильно собирали ДНК, в нужном месте необходимо на короткое мгновение изменять уровень кислотности. Если кислота вытечет на соседний участок, вся молекулярная цепочка будет испорчена.

Для решения этой задачи ученые создали микрочип с 64 независимыми микрозонами, каждую из которых оснастили двумя кольцевыми электродами:

• Внутреннее кольцо с помощью тока выделяет протоны и создает кислую среду там, где прикрепляется следующее звено ДНК.
• Наружное кольцо работает как "химический щит" - оно мгновенно улавливает бегущие протоны и не дает кислоте попасть на соседние реакционные зоны.

Благодаря этому чип может одновременно собирать 64 абсолютно разных молекулярных последовательностей длиной до 39 букв-нуклеотидов, не путая элементы между собой.

Текстовый файл в молекуле: как это работает

Чтобы испытать систему на практике, исследователи сгенерировали на чипе 64 уникальные цепочки ДНК и закодировали в их последовательности цифровую информацию - текстовый файл размером 169 байт.

Хотя это совсем немного по сравнению с объемом памяти обычного смартфона, эксперимент доказал главное: цифровые данные действительно можно надежно хранить внутри биологических молекул .

"Объемы информации в мире растут каждый день, и классические жесткие диски и флешки вскоре перестанут справляться с этим потоком. Молекулы ДНК способны хранить терабайты данных в крошечной капле воды на протяжении тысяч лет", - резюмировали ученые.

"Благодаря новой технологии, этот процесс станет не только возможным, но и экологически безопасным для нашей планеты", - добавили они.