Изследователи от Харвард представиха силициев чип, способен едновременно да синтезира 64 различни ДНК-последователности. За разлика от традиционния метод, при който се използват опасни органични разтворители, новата технология се основава на воден ферментативен процес и се управлява чрез електрически импулси.

Статията, публикувана в списанието Nature Electronics описва чип, на повърхността на който са разположени 64 синтезиращи участъка. Всяка зона е оборудвана с два концентрични пръстеновидни електрода. При активиране вътрешният електрод генерира протони, създавайки локална кисела среда, необходима за растежа на ДНК-веригата. Външният електрод задържа киселината в границите на зададената зона, предотвратявайки нежелани реакции в съседните зони.

Интересно е, че чипът първоначално е бил разработен за записване на електрическата активност на невроните, но след модифициране на електродите се оказа подходящ за прецизен контрол на химичните условия при синтеза на ДНК.

„Отличителната особеност на чипа беше прецизното подаване на ток, което използвахме за пермеабилизация на невронните мембрани. В един момент си зададохме въпроса дали е възможно да пренасочим същия контрол върху тока от клетките към молекулите, като заменим електродите за невроните с двойки пръстеновидни електроди, които биха могли да локализират рН за синтеза на ДНК. Това проработи.“

обясни Донхи Хем, професор Донхи Хем, професор по инженерни и приложни науки в Харвардската школа по инженерни и приложни науки „Джон А. Полсън“

По време на експеримента чипът успешно синтезира 64 различни ДНК последователности с дължина до 39 нуклеотида всяка. За да демонстрират потенциала на технологията, изследователите кодираха с помощта на синтезираните последователности текстов файл с размер 169 байта. Въпреки че съхранението на данни в ДНК остава дългосрочна перспектива, изискваща мащабиране на производството, учените смятат, че водният ферментативен синтез може да се превърне в екологично чиста алтернатива за мащабно производство на ДНК. Опитът да се увеличи гъстотата на разположението на синтезиращите участъци върху чипа не бе увенчан с успех. Както се оказа, ограничението не е свързано с възможностите на самия чип, а с използваната химия на депротекция – междинните молекули, образуващи се в процеса могат да проникнат в съседни участъци, намалявайки селективността на реакцията.

„Чипът направи това, което искахме: той локализира ниското pH в избраните участъци. Ограничението произтичаше от химията на депротекцията, а не от силиция. Това сочи ясна следваща стъпка за тази област – да се разработи по-пряка, активирана от киселина химия на депротекцията, която да може да върви в крак с чипа.“

отбеляза Хан Се Чжун, съавтор на изследването