Искусственно созданная ДНК — важный инструмент современной биоинженерии. Она используется в генной терапии, диагностике, хранении данных. Существует несколько методов синтеза ДНК. Один из них — ферментативный синтез с использованием терминальных дезоксинуклеотидилтрансфераз (TdT) в водной среде. Он экологичнее аналогов, но до сих пор удавалось синтезировать лишь около дюжины последовательностей одновременно. Чип ученых из Гарвардского университета позволяет синтезировать 64 отдельных последовательности одновременно, каждая из которых состоит из 39 нуклеотид, сообщает IE.

Чип содержит 64 синтезирующих площадки. Это, по сути, миниатюрные электрохимические ячейки. На каждой площадке — ДНК-затравка, закрепленная в центре, и два кольцевых электрода. При подаче напряжения внутренний электрод генерирует протоны, создавая локальное подкисление. Низкая кислотность активирует фермент TdT. Внешний электрод, наоборот, потребляет протоны, создавая буферную зону, чтобы кислота не распространялась на соседние площадки. Таким образом, можно избирательно активировать ферментативный синтез только на нужных участках в каждом цикле добавления нуклеотида. Цикл повторяется для каждого нуклеотида, пока не будут наработаны все 64 последовательности длиной до 39 нуклеотидов.

В ходе испытаний чип синтезировал 64 различных последовательности с точностью свыше 97%. Уровень ошибок синтеза сопоставим с коммерческими устройствами. Кроме того, команда закодировала в эти 64 последовательности текстовое сообщение объемом 169 байт, а затем прочитала их методом секвенирования, восстановив исходный текст.

Исследователи полагают, что у синтеза ДНК в воде большое будущее. «Для хранения данных с помощью ДНК синтез ДНК должен осуществляться в масштабах, намного превосходящих сегодняшние потребности, — заявил Чон Ву Бин, соавтор исследования. — Именно поэтому ферментативный синтез в воде может иметь существенное значение. Если можно будет синтезировать гораздо больше 64 последовательностей параллельно, это может предложить экологически чистый способ записи ДНК в очень больших масштабах».

Недавно ученые создали первый инструмент CRISPR, который использует ДНК вместо РНК в качестве проводника для поиска генетических мишеней. Это меняет базовый принцип работы технологии редактирования генов и открывает новые возможности для диагностики инфекций, противовирусной терапии, работы с РНК и других направлений.