Fotoğraf Kütüphanenizi Bir Çip Üzerine Sığdırmak

Bilim insanları yakında bir tırnak büyüklüğünde silikon bir çip üretti. Bu çip, elektrik ve su kullanarak DNA üretebiliyor. Toksik kimyasallar yok, özel koruyucu kıyafetler yok. Sadece elektrikle yapılan kontrollü "vuruşlar" işi hallediyor.

Bu yıl okuduğum en havalı şeylerden biri olabilir.

DNA Neden Önemli?

Bu çip meselesine girmeden önce, DNA'nın neden sana kişisel olarak önemli olduğunu konuşalım. "Seni sen yapan şey" lafının ötesinde, DNA doğanın en nihayetinde geliştirdiği depolama sistemi. Dünya üzerindeki her canlı, genetik talimatlarını DNA moleküllerinde saklıyor ve bu moleküller inanılmaz kompakt. Bir şeker küpünden küçük bir yere exabyte düzeyinde veri sığdırma potansiyeli var.

Telefon depolama alanı asla dolmayabilir.

DNA ayrıca aşıların (o mRNA COVID aşılarını hatırlıyorsundur), genetik hastalıklar için gen terapilerinin ve kanser tedavilerinin merkezinde. Yani sentetik DNA üretmenin daha iyi yollarını bulduklarında, tıp dünyasında büyük dalgalanmalar yaratıyor.

Eskiden İşler Karışıktı

Şu an sentetik DNA üretmek, fosforamitit kimyası adı verilen bir yöntemle yapılıyor. İşe yarıyor evet, ama tehlikeli çözücüler, özel tesisler ve kimya doktorası gerektiriyor. Birçok küçük laboratuvarın bu kaynaklara erişimi yok.

Tıpkı kurabiye pişirmek için endüstriyel mutfak gerektirmesi gibi.

Silikon Çip Devreye Giriyor

Harvard'dan bir ekip (Pohang Üniversitesi'nin de yardımıyla) oldukça dikkat çekici bir şey başarmış. Nöronlardaki elektrik aktivitesini kaydetmek için tasarlanmış bir çipi alıp, biraz modifiye etmiş ve DNA fabrikasına dönüştürmüş.

Büyü burada: enzimatik DNA sentezi kullanıyorlar. Yani endüstriyel kimyasal yaklaşım yerine, canlı hücrelerin DNA'yı doğal olarak nasıl oluşturduğunu taklit ediyorlar. Ve tehlikeli çözücüler yerine ağırlıklı olarak su kullanıyorlar.

Çip, DNA zincirleri oluşturmak için gereken hassas kimyasal koşulları kontrol etmek üzere ince ayarlı elektrotlar kullanıyor. Son deneylerinde 64 farklı DNA dizisini aynı anda üretmişler, her biri 39 nükleotit uzunluğunda. Bu, daha önce düzinelerce dizi üretebilen sistemlere kıyasla büyük bir sıçrama.

Kıdemli yazar Donhee Ham, bunu çipin hassas akım kontrolünü nöronlardan moleküllere "yeniden yönlendirmek" olarak tanımlıyor. Aynı araç, farklı iş. Böyle yaratıcı problem çözme tarzı bilimi benim için bu kadar heyecan verici kılan şey.

Hâlâ Engel Olan Şeyler

Abartmak istemiyorum. Teknolojinin kat etmesi gereken epey yol var.

Araştırmacılar, sentez bölgelerini küçültüp çipe daha fazla DNA üretimi sıkıştırmaya çalıştıklarında işler karışmış. Deprotectioun (koruyucu grupların nükleotitlerden uzaklaştırıldığı) adımlarında, moleküller komşu bölgelere yayılmış ve girişime neden olmuş.

Bir araştırmacının dediği gibi: "Sınırlama silikondan değil, deproteksiyon kimyasından kaynaklandı."

Yani çipin kendisi iyi çalışıyor. Üzerinde çalışılması gereken kimya. Ama şu var — bu çözülebilir bir sorun. Araştırmacılar bir sonraki adımda tam olarak ne üzerinde çalışmaları gerektiğini biliyor.

Beni Heyecanlandıran Kısım

Bak, ben bir biyolog değilim, teknoloji meraklısıyım. Ama bilebiliyorum ki bu neyi temsil ediyor.

Şöyle bir gelecekle karşı karşıyayız:

• Veriler yüzyıllarca (belki binlerce yıl) bozulmadan DNA'da saklanabilir
• Tıbbi tedaviler daha kişiselleşmiş ve erişilebilir hale gelebilir
• Biyotek araştırmalarının çevresel ayak izi dramatik şekilde azalabilir

Doğanın kendi bilgi depolama sistemini modern veri sorunlarımızı çözmek için kullanmak bir şekilde şiirsel. İnsanların biyolojiden öğrenip, o bilgiyi insan ihtiyaçlarına uygulaması — tam bir döngü.

Araştırmacılar kendileri de kabul ediyor ki pratik DNA veri depolama için gereken ölçeğe ulaşmak, şu anki 64 diziden çok daha fazlasını paralel olarak sentezlemeyi gerektirecek. Ama bu çipin o hedefe doğru "çevre dostu bir yol" sunduğunu da söylüyorlar.

Sonuç

Önümüzde hâlâ yıllarca iş var. Ama her atılım bir konsept kanıtıyla başlar ve bu çip tam da öyle. Biyoteknolojiyi, doğayı endüstriyel süreçlere zorlamaya çalışmayı bırakıp, biyolojik mekanizmalarla birlikte çalışırsak nasıl görünebileceğinin bir örneği.

Bu konuyu takip edeceğim. Deproteksiyon kimyası problemini çözmeyi başarırlarsa, tıp ve veri depolamada gerçek bir devrimle karşı karşıya olabiliriz.

Şimdi affedersiniz, bir Harvard laboratuvarında hayatın moleküllerini üretmekte usta bir minicik çip olduğunu takdir etmem gerekiyor.