Hele bildebiblioteket ditt i et prøverør?

Her er noe som får deg til å føle at du lever i en sci-fi-film. Forskere har laget en bitteliten silisiumbrikke—omtrent like stor som tommelfingerneglen din—som kan lage DNA ved hjelp av strøm og vann. Ingen giftige kjemikalier. Ingen verneutstyr nødvendig. Bare god, gammeldags kontrollert strøm som gjør jobben.

Og ærlig talt? Dette er en av de kuleste tingene jeg har lest i år.

Hvorfor bør du bry deg om DNA uansett?

Før vi går inn på brikketeknologien, la oss snakke om hvorfor DNA betyr noe for deg personlig. Bortsett fra det opplagte "det er det som gjør deg til deg", er DNA i bunn og grunn naturens ultimate lagringssystem. Tenk på det: alt levende på jorden lagrer sine genetiske instruksjoner i DNA-molekyler, og disse molekylene er utrolig kompakte. Vi snakker om potensialet til å lagre exabyte med data i noe mindre enn en sukkerbit.

Tenk deg å aldri mer gå tom for lagringsplass på telefonen.

DNA er også selve hjertet av vaksiner (husker du de mRNA-baserte koronavaksinene?), genterapier mot arvelige sykdommer, og kreftbehandling. Så når forskere finner bedre måter å lage syntetisk DNA på, får det ringvirkninger i hele medisinen.

Slik gjorde vi det før var ikke spesielt flott

I dag handler syntetisk DNA-produksjon om det som kalles fosforamidittkjemi. Det fungerer, ja, men det krever helsefarlige løsemidler, spesialiserte fasiliteter, og høres ærlig talt ut som noe du trenger en kjemisk doktorgrad bare for å håndtere trygt. Mange mindre laboratorier har rett og slett ikke ressursene til dette.

Det er som å trenge et profesjonelt kjøkken bare for å bake informasjonskapsler.

Inn i bildet: Silisiumbrikken

Det et team ved Harvard (med hjelp fra Pohang University) har fått til, er ganske imponerende. De tok en brikke som opprinnelig var designet til å registrere elektrisk aktivitet i nerveceller, ga den en liten oppussing, og forvandlet den til en DNA-fabrikk.

Magien her? De bruker enzymatisk DNA-syntese—som i bunn og grunn betyr at de etterligner hvordan levende celler naturlig bygger DNA, i stedet for den industrielle kjemiske tilnærmingen. Og i stedet for liter med farlige løsemidler, bruker de først og fremst vann.

Brikken bruker finjusterte elektroder til å kontrollere de eksakte kjemiske forholdene som trengs for å bygge DNA-tråder. I deres nyeste eksperiment produserte de 64 ulike DNA-sekvenser samtidig, hver med 39 nukleotider. Det er et kjempesteg fremover fra tidligere forsøk som bare kunne lage et titalls sekvenser om gangen.

Den eldre forskeren, Donhee Ham, beskriver det som å "omdirigere" brikkens presise strømkontroll fra nerveceller til molekyler. Samme verktøy, annen jobb. Ærlig talt, den type kreativ problemløsning er det som gjør vitenskapen så spennende for meg.

Hva holder oss tilbake?

Nå vil jeg ikke overvurdere dette. Teknologien har en vei å gå.

Forskerne oppdaget at da de prøvde å krympe syntesestedene og pakke mer DNA-produksjon inn på brikken, ble ting kaotisk. Under et steg som kalles debesbeskyttelse (hvor beskyttende grupper fjernes fra nukleotidene), drev molekyler over til nabosteder og forårsaket forstyrrelser.

Som en forsker sa det: "Begrensningen kom fra debesbeskyttelseskjemien, ikke fra silisiumet."

Så brikken i seg selv fungerer flott. Det er kjemien som trenger mer finpuss. Men her er greia—det er et løsbart problem. Forskerne vet nøyaktig hva de må jobbe videre med.

Hvorfor dette får meg til å bli begeistret

Se, jeg er en teknologientusiast, ikke en biolog. Men selv jeg kan sette pris på hva dette representerer.

Vi snakker om en fremtid der:

• Data kan lagres i DNA i århundrer (kanskje tusenvis av år) uten forringelse
• Medisinske behandlinger kan bli mer personaliserte og tilgjengelige
• Miljøavtrykket til bioteknologisk forskning kan reduseres drastisk

Og det er noe poetisk over å bruke naturens eget informasjonslagringssystem for å løse våre moderne dataprobemer. Det er som en full sirkel—mennesker som lærer av biologien, og deretter anvender den kunnskapen tilbake for å tjene menneskelige behov.

Forskerne selv erkjenner at å nå skalaen som trengs for praktisk DNA-datalagring vil kreve å syntetisere langt mer enn 64 sekvenser parallelt. Men de sier også at denne brikken tilbyr "en miljøvennlig vei" mot det målet.

Konklusjonen

Vi har fortsatt år med arbeid foran oss. Men hvert gjennombrudd starter med et bevis på konseptet, og denne brikken er akkurat det. Det er et gløtt av hvordan bioteknologi kan se ut hvis vi sluttet å prøve å tvinge naturen inn i industrielle prosesser og i stedet jobbet med biologiske mekanismer.

Jeg kommer til å følge med på denne. Hvis de løser debesbeskyttelses-kjemien, kan vi være vitne til en genuin revolusjon i både medisin og datalagring.

Nå, om duunnskylder meg, må jeg gå å sette pris på det faktum at et sted i et Harvard-laboratorium fins det en bitte liten brikke som er skikkelig flink til å bygge livets molekyler.

Kilde: Popular Mechanics