Учените съхраняват ДНК във фалшив кехлибар (и не, ние не връщаме живот на динозаврите с това, но е полезно)

Методът T-REX позволява на учените да използват ДНК, вградена в специален полимер, за да съхраняват заснети или цифрови данни – като снимки и музика – в дългосрочен план.

Гледали ли сте блокбъстъра Джурасик парк? В него учените извличат ДНК от кехлибар, който е на милиони години, и го използват, за да съживят изчезнали динозаври. Вдъхновени отчасти от този филм, изследователите са разработили стъклен полимер, който прилича на кехлибар. Този полимер може да се използва за дългосрочно съхранение на ДНК, независимо дали става дума за пълния човешки геном или цифрови файлове като снимки.

ДНК
Обратно към началото. ДНК е много стабилна молекула. Следователно той е идеален за съхраняване на огромни количества информация, включително цифрови данни. В цифровите системи за съхранение текстът, изображенията и друга информация са кодирани като поредица от нули и единици. Същата информация може да бъде прехвърлена в ДНК с помощта на четирите нуклеотида A, T, G и C, които изграждат генетичния код. Например G и C могат да се използват за представяне на 0, докато A и T представляват 1. Това, което е специално за ДНК е, че тя може да съхранява цифрова информация с много висока плътност. На теория чаша за кафе, пълна с ДНК, може да съдържа всички данни на света.

Замръзва
Повечето съвременни методи за съхранение на ДНК изискват само много ниски температури. Това изисква много енергия и е непрактично в много части на света. „Основният начин за запазване на ДНК е замразяването й“, обяснява изследователят Джеймс Багнал. „Но това е много скъпо и не може да се мащабира.“ Ето защо изследователите започнаха да търсят нов метод за съхранение. И те откриха това, отчасти благодарение на филма Джурасик парк.

Система за съхранение
През 2021 г. Банал и колегите му вече са измислили начин за съхраняване на ДНК в силициеви частици, които могат да бъдат етикетирани с маркери, за да разкрият съдържанието им. Недостатък на тази система за съхранение е, че отнема няколко дни, за да се включи ДНК в частиците силициев диоксид. В допълнение, процесът на извличане на ДНК от молекули изисква използването на флуороводород, което може да бъде опасно за хората, работещи с ДНК. Поради тази причина изследователите започнаха да търсят алтернативни материали за съхранение. Тяхната идея беше да използват вид полимер, известен като пиролиза. Тези полимери се втвърдяват при нагряване и съдържат крехки връзки, които могат лесно да се счупят, което кара полимера да се разлага по контролиран начин. „С тези биоразградими термореактивни материали, в зависимост от специфичните биоразградими съединения, които използваме, можем селективно да определим как искаме те да се разлагат“, каза изследователят Джеремая Джонсън.

Т-рекс
В този проект изследователите избраха да направят термореактивен полимер от стирен и омрежващ агент. Заедно тези материали образуват вид подобен на кехлибар полимер, който е фалшив кехлибар. Този полимер е много добър в отблъскването на вода, което означава, че предотвратява навлизането на влага и увреждането на ДНК. За да направят полимера биоразградим, изследователите добавиха мономери, наречени тионолактон. Той може да бъде разграден чрез третиране с вещество, наречено цистеамин. Изследователите нарекоха своя метод T-REX (топлинно подобрено термично запазване). Процесът на интегриране на ДНК в полимерната мрежа отнема няколко часа, но изследователите казват, че този период може да бъде съкратен с допълнителни подобрения.

Човешки гени
Изследователите са показали, че с помощта на тези полимери те могат да включат ДНК с различни дължини, вариращи от десетки нуклеотиди до целия човешки геном (повече от 50 000 базови двойки). Те също успяха да съхранят ДНК с кодирана в нея музика от Джурасик парк, наред с други неща. Освен това те показаха, че ДНК може лесно да бъде отстранена от полимера, без да го повреди. Това е основна характеристика на всяка система за съхранение на цифрови данни. И накрая, изследователите демонстрираха, че термореактивният полимер може да защити ДНК от температури до 75 градуса по Целзий. В момента те работят върху начини да подобрят производствения процес на тези полимери и да ги оформят в капсули за дългосрочно съхранение.

ефективен
ученето Изследователите са открили, че нов подобен на кехлибар полимер е ефективна система за съхранение. Той може ефективно да запази ДНК при стайна температура, като същевременно защитава ДНК молекулите от увреждане от топлина или вода. „Вярвам, че нашият нов метод за съхранение може да бъде технология, която може да доведе до бъдещето на съхранението на цифрова информация върху ДНК“, заключава Банал.

В момента изследователите продължават работата си. Те искат да доразвият своята технология за съхранение на ДНК. Първото им приложение има за цел да съхрани човешкия геном. Те очакват, че тези съхранени геноми ще бъдат анализирани допълнително в бъдеще, тъй като се разработват по-добри технологии. „Защо не запазим най-пълната версия на човешкия геном завинаги?“ Нормалният пита на глас. „През следващите 10 или 20 години, когато технологията стане по-напреднала, отколкото е днес, можем да открием повече. Ние сме само в началото на нашето разбиране за генома и връзката му с болестта.“