Telefoningdagi chip DNA yozishi Mumin!

Mana, senga juda qiziq narsa aytmoqchiman. Bu filmdagidek emas — bu hozir laboratoriyada sodda bo'layotgan narsa.

Harvard olimlari kichkina silikon chip yaratishdi — shu chipki kompyuteringda va telefoningda ishlaydigan narsa — bu DNA sintez qila oladi. Faqat o'qimaslik. Faqat o'rganmaslik. Haqiqatan ham molekulyar 3D printer kabi, harfma-harf yozadi.

Bu Nima Uchun Muhim?

Bir oz orqaga qaytay. DNA sintezi yangi emas. Olimlar yillar davomida sun'iy DNA yaratishgan — bu COVID testlari, saraton tadqiqotlari va gen terapiyasi uchun juda muhim. Lekin muammo bor: an'anaviy usul juda xavfli kimyoviy moddalardan foydalanadi. Xavfli organik erituvchilar, maxsus qurilmalar va ko'p ehtiyot choralari talab qilinadi.

Harvard jamoasi, Professor Donhee Ham boshchiligida, butunlay boshqa yo'l tutdi. Qattiq kimyoviy moddalar o'rniga, ularning chipi suv asosidagi fermentativ sintezdan foydalanadi — aslida, u tirik hujayralar DNA qanday qurishini taqlid qiladi. Ko'proq yumshoq, toza, atrof-muhit uchun kamroq zararli.

Qanday Qilib Buning G'oyasi Keldi?

Mana bu yerda ajoyib tomon. Chip dastlab DNA sintezi uchun umuman mo'ljallanmagan edi.

Jeffri Abbott nomli sobiq PhD talabasi katta neyron guruhlaridan elektr faolligini yozib olish uchun shu silikon elektronikani ishlab chiqayotgan edi — miya tadqiqotlari uchun. Texnologiya kichik elektr toklarini aniq boshqarish mumkin edi. Keyin jamoada chiroq yondi: agar shu aniqlikni hujayralardan molekulalarga yo'naltirsak-chi?

Ular sirt elektrodlarini qayta loyihalashdi, neyron tomonidagi qismlarni "halqali-elektrod juftliklari" deb ataladigan narsaga almashtrishdi. Va natijada — miya signallarini o'qigan texnologiya endi DNA qurish uchun kerakli kimyoviy sharoitlarni boshqara oladigan bo'ldi.

Men ilmni shu yerda yaxshi ko'raman. Bitta kashfiyot butunlay kutilmagan narsaga olib keladi.

64 Ta Ketma-Ketlik Bir Vaqtda — Haqiqiy Meros

Mana texnik yutuq: chip bir vaqtning o'zida 64 ta turli DNA ketma-ketligini sintez qila oladi. Har biri 39 tagacha nukleotid uzunlikda bo'lishi mumkin va hammasi mustaqil ravishda o'sadi — 64 ta kichkina molekulyar yig'ilish liniyasi bir vaqtda ishlaydi.

Bu raqam katta tuyulmasligi mumkin, lekin fermentativ DNA sintezi — yumshoq, suv asosidagi yondashuv — uchun bu haqiqatan ham katta qadam. Oldingi usullar bir vaqtda atigi o'n ikkita ketma-ketlik bilan cheklangan edi. Shunday qilib, bu haqiqiy meros.

Qanday ishlashini tushuntiraman. Chipdagi 64 ta nuqtaning har birida markazda mahkamlangan DNA molekulalarini o'rab turgan ikkita kontsentrik halqali elektrod bor. Faollashtirilganda, ichki elektrod protonlar hosil qiladi — mahalliy pHni pasaytiradi, shu DNA zanjirining o'sishiga imkon beradi. Tashqi elektrod protonlarni singdiruvchi mahsus vosita kabi ishlaydi, kislotalik hududini faqat shu nuqtaga cheklaydi. Aralashish yo'q, ketma-ketliklar orasida interference yo'q.

Senga Nima Uchun Muhim?

Ilmiy qismdan tashqari, bu amalda sen uchun nimani anglatadi?

Birinchidan, bu DNA sintezini ko'proq odamlar uchun qulay qilishi mumkin. Hozirda ko'p sun'iy DNA maxsus markazlashtirilgan zavodlarda tayyorlanadi — xavfli erituvchilar tufayli. Yumshoq, suv asosidagi yondashuv oxir-oqibat kichikroq, xavfsizroq tizimlarga olib kelishi mumkin — hatto kichik laboratoriyalar ham ishlatishi mumkin.

Tadqiqotchilar shuni ham ko'rsatishdi — shu 64 ta ketma-ketlik 169 baytlik matn xabarini kodlashi mumkin. Hali buni ko'p deb xursand bo'lma, DNA ma'lumot saqlash hali uzoq muddatli maqsad va DNAni juda katta miqyosda ishlab chiqarish talab qilinadi. Lekin muhimi: DNA saqlashni kengaytirishga harakat qilganimizda, zaharli erituvchilarga bo'lgan bog'liqlikni kamaytirish tobora muhim bo'lib qoladi. Fermentativ sintez buni barqaror qilishda muhim rol o'ynashi mumkin.

Katta Rasm

Meni bu tadqiqotda eng ko'p hayratga soladigan narsa — bu faqat texnik yutuq emas — bu eng katta kashfiyotlar kutilmagan joylardan kelishi eslatmasi. Hech kim miya tadqiqotlari texnologiyasidan foydalanib DNA yozuvchi yaratmoqchi bo'lmagan. Bu qiziqarli olimlar "buning boshqa narsa qilish mumkinmi?" deb so'raganlari uchun yuz berdi.

Mana shunday yon tomonlama fikrlash ilmni oldinga olib boradi. Va kim biladi? Ertaga telefon chipingiz orqasidagi prinsiplar kelajakdagi DNAga asoslangan dorilar yoki ma'lumot saqlash tizimlarini ishlab chiqarishga yordam berishi mumkin.

Qanday ajoyib, bilasanmi?

Manba: ScienceDaily