Okazuje się, iż urządzenie zaprezentowane niedawno światu wykorzystuje energię elektryczną oraz wodę do precyzyjnego sterowania procesem budowy cząsteczek DNA, co może w przyszłości umożliwić szybszą, tańszą i bardziej ekologiczną produkcję materiału genetycznego wykorzystywanego w medycynie, biotechnologii czy nowych technologiach informacyjnych.
Czytaj też: Chińczycy odnaleźli długo poszukiwaną cząstkę. Ogłosili przełom w fizyce cząstek elementarnych
DNA jest przecież jednym z najważniejszych nośników informacji biologicznej na Ziemi. Ta sama cząsteczka, która przechowuje instrukcje potrzebne do funkcjonowania organizmów żywych, może być również wykorzystywana przez naukowców jako narzędzie do tworzenia nowych terapii i badania chorób czy projektowania zaawansowanych rozwiązań biologicznych. Problemem od lat pozostaje jednak kosztowny i skomplikowany proces sztucznej produkcji DNA.
Obecnie tworzenie syntetycznych sekwencji DNA wymaga specjalistycznych laboratoriów, i stosowania wielu substancji chemicznych. Dzięki nowej technologii cały proces można jednak znacząco uprościć. Wszystko to za sprawą niewielkiego krzemowego układu, który pozwala sterować reakcjami zachodzącymi na poziomie molekularnym. Sercem rozwiązania pozostaje specjalnie zaprojektowany chip zdolny do bardzo dokładnego kontrolowania lokalnego środowiska chemicznego. Dzięki impulsom elektrycznym urządzenie może zmieniać warunki potrzebne do łączenia kolejnych elementów DNA. Pozwala to tworzyć określone sekwencje genetyczne bez konieczności stosowania tak dużej liczby tradycyjnych odczynników chemicznych.
Co ciekawe, technologia ta wywodzi się z badań nad zupełnie innym zastosowaniem. Początkowo podobne układy elektroniczne służyły badaczom do obserwowania procesów zachodzących w komórkach nerwowych. W pewnym momencie zauważyli jednak, iż precyzyjna kontrola elektryczna może zostać wykorzystana również do sterowania reakcjami prowadzącymi do powstawania DNA.
Podczas testów chip umożliwił jednoczesne tworzenie wielu różnych fragmentów DNA. Takie podejście może w przyszłości znacznie przyspieszyć produkcję materiału genetycznego i pozwolić na wykonywanie eksperymentów, które obecnie wymagają znacznie więcej czasu oraz środków. Jedną z najważniejszych zalet nowej metody jest jej bardziej przyjazny środowisku charakter. Tradycyjna synteza DNA często wymaga wykorzystania dużych ilości chemikaliów i specjalistycznych procesów oczyszczania. Nowy system wykorzystuje bardziej kontrolowane warunki i może ograniczyć ilość odpadów powstających podczas produkcji.
Czytaj też: Eksplozja w Hiroszimie stworzyła materiał, jakiego wcześniej nie znała nauka
Potencjalne zastosowania tej technologii są bardzo rozległe. W medycynie mogłaby pomóc w rozwoju terapii genowych, nowych leków czy indywidualnie dopasowanych metod leczenia. Szybsza produkcja DNA może również przyspieszyć badania nad chorobami genetycznymi i rozwój biologii syntetycznej. Jeśli zaś chodzi o przechowywanie danych w DNA, to cząsteczki genetyczne mają ogromną gęstość zapisu informacji i mogą zachować dane przez bardzo długi czas. W przyszłości DNA mogłoby więc stać się alternatywą dla obecnych technologii magazynowania informacji, jednak główną przeszkodą pozostaje nadal koszt i szybkość jego tworzenia.
Źródło: Nature Electronics
