Молекула ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов — аденина, тимина, гуанина и цитозина. Чтобы собрать цепочку в нужном порядке, традиционный метод требовал на каждом шаге добавлять химический реагент, который присоединял одно звено, затем удалять его избыток, повторяя так десятки и сотни раз. Это медленно, дорого и требует сложных автоматических синтезаторов.

Ученые из Корейского института передовых технологий (KAIST) разработали особую структуру — «шпилечную ДНК» (hairpin DNA). В обычном состоянии эта молекула свернута в виде буквы U, но при достижении строго определённой температуры она распрямляется и становится активной. Разместив в одной пробирке несколько типов шпилечных ДНК, каждая из которых реагирует на свою температуру, исследователи научились собирать нужную последовательность, поэтапно меняя температуру в реакторе. Никаких химических реагентов, никаких промывок — только тепло.

Такой метод позволяет синтезировать ДНК с помощью обычного термостата — без дорогих синтезаторов и специальных лабораторных помещений. Ожидается, что стоимость и время синтеза снизятся на порядки, что сделает генетические исследования доступными для небольших лабораторий и даже школьных кружков. Для биоиндустрии это означает ускорение разработки лекарств, методов персонализированной медицины и создания синтетических организмов с новыми функциями.

Для демонстрации практической применимости технологии исследователи создали также энергонезависимый «ДНК-регистратор температурных изменений». Устройство хранится в лиофилизированном (высушенном) виде и начинает работать сразу после добавления всего одной капли воды непосредственно перед использованием. Оно автоматически фиксирует — непосредственно в последовательности ДНК — время, продолжительность и порядок температурных колебаний в процессе транспортировки.

Эта разработка особенно актуальна для контроля качества продуктов, требующих строгого соблюдения температурного режима: вакцин, биологических препаратов, лекарств и даже свежих продуктов питания. Теперь у производителей и логистических компаний появляется простой и недорогой способ гарантировать сохранность груза, пишет Phys.

Исследователи из США разработали альтернативу традиционному химическому синтезу с использованием органических растворителей — они создали полупроводниковый чип, способный синтезировать 64 последовательности ДНК параллельно, с помощью воды и электрического тока. Это в 5 раз эффективнее, чем существующие коммерческие методы синтеза искусственной ДНК.