Koko valokuvakirjastosi Tiettyyn Testiputkeen?

Tässä juttu, joka saa sinut tuntemaan itsesi kuin scifi-elokuvan hahmoksi. Tutkijat ovat rakentaneet pienen piikomponentin — suunnilleen peukalon kynnen kokoisen — joka pystyy valmistamaan DNA:ta sähkön ja veden avulla. Ei myrkyllisiä kemikaaleja. Ei suojapukuja. Vain hyvin hallittuja sähköiskuja raskaana työnä.

Ja rehellisesti? Tämä saattaa olla yksi vuoden mielenkiintoisimmista jutuista.

Miksi Sinun Pitäisi Välittää DNA:sta?

Ennen kuin mennään piikomponenttien käsittelyyn, puhutaan siitä, miksi DNA merkitsee sinulle henkilökohtaisesti. Ilmeisen "se tekee sinusta sinut" -asian lisäksi DNA on käytännössä luonnon lopullinen tallennusjärjestelmä. Ajattele sitä: jokainen elävä olento maan päällä tallentaa geneettiset ohjeensa DNA-molekyyleihin, ja ne molekyylit ovat uskomattoman kompakteja. Puhumme mahdollisuudesta tallentaa eksatavuja dataa jotain sokerin kuwahin kokoista pienempään.

Kuvittele, että puhelimesi tallennustila ei koskaan loppuisi. Ikuisesti.

DNA on myös rokotusten ytimessä (muistatko nuo mRNA-COVID-rokotteet?), geeniterapiat perinnöllisiin sairauksiin ja syöpähoitoihin. Joten kun tiedemiehet löytävät parempia tapoja luoda synteettistä DNA:ta, se heijastuu lääketieteeseen valtavasti.

Vanha Menetelmä Ei Ollut Hieno

Nykyään synteettisen DNA:n valmistus perustuu niin sanottuun fosforamidittiikkemijaan. Se toimii, joo, mutta se vaatii vaarallisia liuottimia, erikoisvälineistöjä ja kuulostaa siltä kuin tarvitsisit kemian tohtorin tutkinnon pelkästään turvalliseen käsittelyyn.

Se on kuin tarvitsisit ammattikeittiön vain evästeiden leipomiseen.

Sisään Piikomponentti

Mitä Harvardin tutkijaryhmä (yhdessä Pohangin yliopiston kanssa) on tehnyt, on aika hämmästyttävää. He ottivat piikomponentin, joka alun perin suunniteltiin nauhoittamaan neuronien sähköistä toimintaa, antoivat sille pienen kasiennöksen ja muuttivat sen DNA-tehtaaksi.

Taika tässä? He käyttävät entsymaattista DNA-synteesiä — mikä käytännössä tarkoittaa, että he jäljittelevät miten elävät solut luonnollisesti rakentavat DNA:ta, eikä teollista kemiallista lähestymistapaa. Ja gallonien vaarallisten liuottimien sijaan he käyttävät ensisijaisesti vettä.

Piikomponentti käyttää hienosäädettyjä elektrodeja hallitsemaan tarkkoja kemiallisia olosuhteita, joita tarvitaan DNA-ketjujen rakentamiseen. Viimeisimmässä kokeessaan he valmistivat 64 erilaista DNA-jaksoa samanaikaisesti, kukin 39 nukleotidin pituinen. Se on valtava harppaus aiemmista yrityksistä, jotka pystyivät tuottamaan vain kymmenkunta jaksoa kerrallaan.

Vanhempi tutkija Donhee Ham kuvaa sitä piikomponentin "uudelleenohjaamiseksi" tarkasta virranhallinnasta neuroneista molekyyleihin. Sama työkalu, eri työ. Rehellisesti sanottuna juuri tuollainen luova ongelmanratkaisu tekee tieteestä minulle niin jännittävää.

Mitä Vielä Jarruttaa?

Nyt en halua liioitella. Teknologialla on vielä matkaa kuljettavana.

Tutkijat huomasivat, että kun he yrittivät kutistaa synteesipaikkoja ja pakata enemmän DNA-tuotantoa piikomponenttiin, homma meni sotkuiseksi. Erään vaiheen aikana, jota kutsutaan deproteesaukseksi (jossa suojaryhmät poistetaan nukleotideista), molekyylit ajautuivat naapuripaikkoihin ja aiheuttivat häiriöitä.

Kuten eräs tutkija asian ilmaisi: "Rajoite tuli deproteesauskemiasta, ei piikomponentista."

Joten piikomponentti itsessään toimii loistavasti. Se on kemia, joka tarvitsee lisää hienosäätöä. Mutta asia on — se on ratkaistavissa oleva ongelma. Tutkijat tietävät tarkalleen, mihin seuraavaksi pitää keskittyä.

Miksi Tämä Innostaa Minua

Katsotaan, olen tekniikkaharrastaja, en biologi. Mutta silti arvostan mitä tämä edustaa.

Puhumme tulevaisuudesta, jossa:

• Data voitaisiin tallentaa DNA:han vuosisadoiksi (mahdollisesti vuosituhansiksi) ilman hajoamista
• Lääketieteelliset hoidot voisivat tulla henkilökohtaisemmiksi ja saavutettavammiksi
• Biotutkimuksen ympäristöjalanjälki voisi pienentyä dramaattisesti

Ja on jotain runollista siinä, että käytetään luonnon omaa tiedontallennusjärjestelmää ratkaisemaan nykyaikaisia datatilastoja. Se on kuin ympyrän sulkeutuminen — ihmiset oppivat biologialta, sitten soveltavat tuota tietoa takaisin ihmisten tarpeisiin.

Tutkijat itse myöntävät, että käytännöllisen DNA-datatallennuksen vaatimaan mittakaavaan pääseminen vaatii paljon suuremman määrän jaksoja rinnakkain. Mutta he sanovat myös, että tämä piikomponentti tarjoaa "ympäristöystävällisen reitin" tuohon tavoitteeseen.

Lopputulos

Edessä on vielä vuosien työ. Mutta jokainen läpimurto alkaa konseptin todistamisesta, ja tämä piikomponentti on juuri sitä. Se on kurkistus siihen, miltä biotekniikka voisi näyttää, jos lopettaisimme luonnon pakottamisen teollisiin prosesseihin ja sen sijaan työskentelisimme biologisten mekanismien kanssa.

Pidän silmällä tätä juttua. Jos he ratkaisevat deproteesauskemikaalin ongelman, saamme ehkä nähdä todellisen vallankumouksen sekä lääketieteessä että datatallennuksessa.

Nyt jos suotte minua excuse — täytyy mennä arvostamaan sitä tosiasiaa, että jossakin Harvardin laboratoriossa on pieni piikomponentti, joka on oikeasti, oikeasti hyvä rakentamaan elämän molekyylejä.

Lähde: Popular Mechanics