Hela ditt fotobibliotek i ett provrör?
Okej, här är något som får dig att känna att du lever i en sci-fi-film. Forskare har byggt en liten kiselchip – ungefär stor som din tum nagel – som kan tillverka DNA med hjälp av elektricitet och vatten. Inga giftiga kemikalier. Inga skyddsdräkter. Bara väldresserade elektriska stötar som gör jobbet.
Och ärligt talat? Det här är en av de coolaste saker jag läst i år.
Varför borde du bry dig om DNA över huvud taget?
Innan vi gräver ner oss i chip grejen, låt oss prata om varför DNA är viktigt för dig personligen. Bortsett från det uppenbara "det är det som gör dig till dig", så är DNA naturens ultimata lagringssystem. Tänk på det: allt levande på jorden lagrar sina genetiska instruktioner i DNA-molekyler, och de molekylerna är otroligt kompakta. Vi pratar om potentialen att lagra exabyte av data i något mindre än en sockerbit.
Tänk dig att aldrig mer få slut på mobil lagring. Någonsin.
DNA ligger också till grund för vacciner (minns de där mRNA covid-vaccinerna?), genterapier för genetiska sjukdomar och cancerbehandlingar. Så när forskare hittar bättre sätt att skapa syntetiskt DNA, skapar det vågor genom hela medicinen.
Det gamla sättet var inte särskilt bra
Idag handlar tillverkning av syntetiskt DNA om något som kallas fosforamiditkemi. Det fungerar, visst, men det kräver farliga lösningsmedel, specialiserade anläggningar och låter ärligt talat som något du behöver en kemi doktorsexamen för att hantera säkert. Många mindre labb har helt enkelt inte resurserna för det.
Det är som att behöva ett storkök bara för att baka kakor.
In i silicon chippen
Vad ett team på Harvard (med hjälp från Pohang University) har gjort är ganska fantastiskt. De tog en chip som ursprungligen designades för att spela in elektrisk aktivitet i neuroner, gav den en liten makeover, och förvandlade den till en DNA-fabrik.
Magin här? De använder enzymatisk DNA-syntes – vilket i princip betyder att de härmar hur levande celler naturligt bygger DNA, snarare än den industriella kemiska metoden. Och istället för liter av farliga lösningsmedel använder de i huvudsak vatten.
Chippen använder finjusterade elektroder för att kontrollera de exakta kemiska förhållandena som behövs för att bygga DNA-strängar. I deras senaste experiment tillverkade de 64 olika DNA-sekvenser samtidigt, var och en med 39 nukleotider. Det är ett enormt kliv framåt från tidigare försök som bara kunde producera ett dussintal sekvenser åt gången.
Den ledande forskaren, Donhee Ham, beskriver det som att "omdirigera" chipens precisionsströmstyrning från neuroner till molekyler. Samma verktyg, annat jobb. Ärligt talat, den typen av kreativ problemlösning är det som gör vetenskap så spännande.
Vad är det fortfarande som håller tillbaka den?
Nu vill jag inte överdriva. Teknologin har en bit kvar.
Forskarna upptäckte att när de försökte krympa syntesplatserna och packa mer DNA-produktion på chippen, blev det rörigt. Under ett steg som kallas deprotection (där skyddande grupper avlägsnas från nukleotider), drev molekyler till grannplatser och orsakade interferens.
Som en forskare uttryckte det: "Begränsningen kom från depotion-kemin, inte från kisel."
Så chippen i sig fungerar bra. Det är kemin som behöver mer förfining. Men här är grejen – det är ett lösbart problem. Forskarna vet exakt vad de behöver jobba med härnäst.
Varför det här får mig upphetsad
Kolla, jag är teknikentusiast, inte biolog. Men till och med jag kan uppskatta vad det här representerar.
Vi pratar om en framtid där:
- Data kan lagras i DNA i århundraden (möjligen årtusenden) utan nedbrytning
- Medicinska behandlingar kan bli mer personaliserade och tillgängliga
- Miljöavtrycket från bioteknologisk forskning kan minska dramatiskt
Och det finns något poetiskt med att använda naturens eget informationslagringssystem för att lösa våra moderna dataproblem. Det är som att komma hela vägen runt – människor som lär av biologin, sedan applicerar den kunskapen för att tjäna mänskliga behov.
Forskarna själva erkänner att för att nå den skala som behövs för praktiskt DNA-datalagring kommer det att krävas att man syntetiserar långt mer än 64 sekvenser parallellt. Men de säger också att den här chippen erbjuder "en miljövänlig väg" mot det målet.
Sammanfattningen
Vi har fortfarande år av arbete framför oss. Men varje genombrott börjar med ett konceptbevis, och den här chippen är precis det. Det är en glimt av vad bioteknik kan se ut om vi slutade försöka pressa naturen in i industriella processer och istället arbetade med biologiska mekanismer.
Jag kommer att hålla ögonen på den här. Om de knäcker depotion-kemiproblemet, kan vi vara på väg mot en verklig revolution inom både medicin och datalagring.
Nu om ni ursäktar mig, jag behöver uppskatta det faktum att någonstans i ett Harvard-lab finns en liten chip som är riktigt, riktigt bra på att bygga livets molekyler.
Källa: Popular Mechanics