O tym, że potencjał DNA do zapisu danych jest ogromny, mówi się od dawna. Zaledwie 1 g DNA może przechować do 215 mln GB danych, a może i więcej. Niestety, istniejące formy zapisu informacji w materiale genetycznym są niezwykle skomplikowane. Naukowcy z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa (HHMI) kierowani przez dr Jaya Shendure starali się je uprościć. Ponieważ ich wynalazek bazuje na zupełnie nowym nośniku zapisu, chcieli użyć komunikatów, które miałyby historyczne znaczenie.
Czytaj też: Nowa metoda sekwencjonowania DNA zbada każdy gen w każdej komórce
Postawiono na dwa oczywiste wybory: “What hath God wrought?”, biblijny cytat użyty przez Samuela Morse’a w pierwszej długodystansowej transmisji telegraficznej oraz – bardziej przyziemny: “Mr. Watson, come here!”, wypowiedziany przez Alexandra Grahama Bella do jego asystenta w pierwszej rozmowie telefonicznej. Do eksperymentów potrzebne było jeszcze jedno stwierdzenie – Junhong Choi, postdoc z zespołu dr Shendure postawił na fragment z koreańskiego zespołu k-pop BTS: “Bound forever, DNA”.
Szyfrowanie w DNA
Możliwość wykorzystania DNA do kodowania informacji opiera się na naturalnych funkcjach cząsteczek. W komputerach dane są zapisywane w bitach (0 i 1), w komputerach kwantowych w kubitach, a w DNA można użyć czteroliterowego kodu bazującego na zasadach azotowych.
Maszyna do pisania DNA stworzona przez uczonych z HHMI nie jest pierwszym urządzeniem w swoim rodzaju. Jest jednak obdarzona cechami, które czynią ją obiecującą do monitorowania biologii komórek. Może uchwycić wiele zdarzeń, segreując je w porządku chronologicznym.
Dr Jay Shendure mówi:
Po raz pierwszy w historii, udało się nam osiągnąć coś, co jest analogiczne do pisania. Możemy stworzyć tysiące symboli, które nazwiemy kodami kreskowymi i jesteśmy w stanie uchwycić je w odpowiedniej kolejności. To prawdziwy przełom.
Do tej pory przetestowano jedynie 4096 kodów kreskowych, będących krótkimi fragmentami DNA. Maszyna do pisania DNA – podobnie jak standardowa maszyna do pisania – układa tylko jeden kod kreskowy na raz, od lewej do prawej. Mimo tego, technologia ta jest bardzo obiecująca i może być wykorzystana np. do monitorowania odpowiedzi pacjenta na chemioterapię, gdy dostaje kolejne dawki. Dzięki temu, tak naprawdę otrzymalibyśmy historię tego, jak komórka nowotworowa zareagowała na obrażenia zadane przez chemioterapię.
Czytaj też: Rak piersi to nie jedna choroba. Ma aż 12 odmian, a niektóre z nich są wyjątkowo dziwne
Możliwe wydaje się także śledzenie słabo poznanych procesów biologicznych, np. związanych z rozwojem embrionu. Zespół dr Shendure ma nadzieję przekształcić maszynę do pisania DNA w system przypominający czarną skrzynkę. Jest w tym naprawdę spory potencjał. Szczegóły można przeczytać w czasopiśmie Nature.