Цялата ти снимкова библиотека в епруветка?

Ето нещо, дето ще те накара да се почувстваш като в научен филм. Учени създадоха миниатюрен силиконов чип — голям колкото нокътя ти — който произвежда ДНК с ток и вода. Без токсични химикали. Без защитни костюми. Само добрите стари контролирани електрически импулси свършват работата.

И честно? Това е едно от най-готините неща, които съм чел тази година.

Защо да те е грижа за ДНК изобщо?

Преди да стигнем до чиповете, нека поговорим защо ДНК е важна за теб лично. Освен очевидното "тя те прави теб", ДНК е всъщност най-страхотната система за съхранение на данни в природата. Помисли: всяко живо същество на Земята съхранява генетичните си инструкции в ДНК молекули, а тези молекули са невероятно компактни. Става дума за потенциала да събереш екзабайти данни в нещо по-малко от бучка захар.

Представи си никога да не ти свършва мястото на телефона. Никога.

ДНК стои и в основата на ваксините (спомняш ли си тези мРНК ваксини срещу COVID?), генните терапии за генетични болести и лечения на рак. Така че когато учените намерят по-добри начини да създават синтетична ДНК, това се отразява сериозно на медицината.

Старият начин не беше особено добър

Към момента производството на синтетична ДНК включва нещо, наречено фосфорамидитна химия. Работи, да, но изисква опасни разтворители, специализирани съоръжения и звучи като нещо, за което ти трябва докторантура по химия, за да го ползваш безопасно. Много по-малки лаборатории просто нямат ресурсите за това.

Ето как звучи: сякаш ти трябва професионална кухня, за да си направиш бисквити.

Влиза силиконовият чип

Това, което екип от Харвард (с помощта на университета в Поханг) направи, е наистина впечатляващо. Взеха чип, първоначално създаден да записва електрическа активност в неврони, малко го преработиха и го превърнаха в ДНК фабрика.

Магията тук? Те използват ензимна синтеза на ДНК — което по същество означава, че имитират как живите клетки естествено изграждат ДНК, вместо индустриалния химически подход. И вместо галони опасни разтворители, използват предимно вода.

Чипът използва прецизно калибрирани електроди, за да контролира точните химически условия, нужни за изграждане на ДНК вериги. В последния си експеримент те произведоха 64 различни ДНК последователности едновременно, всяка с 39 нуклеотида. Това е огромна крачка напред в сравнение с предишни опити, които можеха да произведат само десетина последователности наведнъж.

Водещият изследовател, Донхий Хам, го описва като "пренасочване" на прецизния контрол на тока на чипа — от неврони към молекули. Същият инструмент, различна работа. Честно казано, това креативно решаване на проблеми е нещото, което прави науката толкова вълнуваща за мен.

Какво все още го спира?

Сега не искам да прекалявам с възторга. Технологията има още път да измине.

Изследователите установиха, че когато се опитали да свият местата за синтеза и да поберат повече ДНК производство върху чипа, нещата се разбърквали. По време на стъпка, наречена депротекция (при която се отстраняват защитните групи от нуклеотидите), молекулите се премествали към съседни места и причинявали смущения.

Както един от изследователите се изрази: "Ограничението дойде от депротекционната химия, не от силикона."

Така че самият чип работи страхотно. Химията обаче се нуждае от повече доработка. Но ето какво — това е решим проблем. Изследователите знаят точно върху какво да работят следващо.

Защо това ме вълнува

Гледай, аз съм технологичен ентусиаст, не биолог. Но дори аз мога да оценя какво представлява това.

Говорим за бъдеще, в което:

• Данните могат да се съхраняват в ДНК векове (може би хилядолетия) без деградация
• Медицинските лечения могат да станат по-лично насочени и достъпни
• Екологичният отпечатък на биотехнологичните изследвания може драстично да намалее

Има нещо поетично в използването на собствената информационна система на природата, за да решим съвременните си проблеми с данните. Като затваряне на кръга — хората учат от биологията, след това прилагат това знание, за да служат на човешките нужди.

Самите изследователи признават, че за да стигнат мащаба, нужден за практическо съхранение на данни в ДНК, ще трябва да синтезират далеч повече от 64 последователности успоредно. Но също така казват, че този чип предлага "екологично чист път" към тази цел.

Какво следва

Пред нас има още години работа. Но всеки пробив започва с доказателство за концепция, а този чип е точно това. Той дава поглед как би могла да изглежда биотехнологията, ако спрем да се опитваме да натикваме природата в индустриални процеси и вместо това работим заедно с биологичните механизми.

Ще следя това отблизо. Ако решат проблема с депротекционната химия, може да гледаме на истинска революция в медицината и съхранението на данни.

Сега, ако ме извините, трябва да отида да оценя факта, че някъде в лаборатория на Харвард има миниатюрен чип, който е наистина, наистина добър в изграждането на молекулите на живота.

Източник: Popular Mechanics