Гарвард показал чип для сборки ДНК

Гарвардские исследователи представили кремниевый чип, который умеет параллельно синтезировать 64 цепочки ДНК без традиционной токсичной химии. Работа, опубликованная в Nature Electronics, показывает подход, где ход реакции задаёт не подача реагентов по всей поверхности, а локальное управление кислотностью с помощью электричества.

Как устроен чип

Система, о которой рассказала группа под руководством Донхи Хама, использует 64 независимых сайта синтеза. В каждом из них вокруг закреплённой ДНК размещены два концентрических электрода.

• •Внутренний электрод генерирует протоны и локально снижает pH
• •Это запускает ферментативное присоединение нуклеотида
• •Внешний электрод отводит избыток протонов
• •За счёт этого реакция не распространяется на соседние участки

Такой цикл повторяется шаг за шагом, и чип собирает до 64 разных последовательностей одновременно. Максимальная длина каждой из продемонстрированных цепочек составила 39 нуклеотидов.

Что показали в демонстрации

Авторы использовали чип как демонстратор для ДНК-хранилищ — направления, где цифровые данные кодируют в последовательности нуклеотидов. В эксперименте исследователи записали 169 байт текста в 64 цепочки ДНК.

Это не рекорд по объёму, но важная проверка самого принципа: синтез можно распараллеливать на кремниевой платформе и при этом обходиться без схемы, завязанной на токсичные химические процессы, характерные для ряда традиционных методов.

Где обнаружилось ограничение

При попытке увеличить плотность сайтов исследователи упёрлись не в возможности кремния, а в химию снятия защитных групп. Именно этот этап, по их данным, пока не успевает за производительностью чипа.