Ученые использовали ДНК, сохраненную в полимере, как новый тип жесткого диска

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод длительного хранения ДНК в полимере, напоминающем янтарь. Новая технология позволяет сохранять разнообразные данные при комнатной температуре и защищает молекулы от повреждений, вызванных теплом или водой.

Исследователи использовали метод, названный T-REX, чтобы встраивать ДНК в стекловидный материал. Авторы метода продемонстрировали возможность хранения как целых человеческих геномов, так и цифровых файлов, таких как фотографии и музыка. Для проверки метода они закодировали в ДНК музыкальную тему из фильма «Парк Юрского периода» и извлекли её без повреждений.

Технология T-REX, разработанная учеными из MIT, основывается на использовании деградируемого термореакта, который состоит из стирола и специального связывающего агента. Этот полимер имеет стекловидную структуру, напоминающую янтарь, и обладает высокой гидрофобностью, что защищает ДНК от влаги и повреждений.

Для интеграции ДНК в полимер, ученые сначала создают сферические комплексы, в которых ДНК находится в центре, окруженная гидрофобными группами. Эти комплексы позволяют ДНК взаимодействовать со стиролом, и при нагреве образуется твердый стекловидный блок, в который встроены ДНК-комплексы. Процесс встраивания ДНК в полимер занимает несколько часов, однако в дальнейшем его можно будет значительно ускорить.

Для извлечения ДНК из полимера используется молекула цистеамина, которая разрушает связи в термореакте, превращая его в мелкие частицы. Затем добавляется детергент SDS, который помогает отделить ДНК от полимера без повреждений. Кодирование ДНК происходит с помощью замены цифровых данных на последовательности нуклеотидов: A, T, G и C. Например, нуклеотиды G и C могут представлять 0, а A и T — 1.

Таким образом цифровая информация, такая как текст или изображение, преобразуется в последовательность ДНК, которая затем встраивается в полимер для долговременного хранения. Эта технология позволяет хранить большие объемы информации в компактной форме, при этом сохраняя данные неповрежденными и доступными для последующего извлечения и анализа.

Традиционные методы хранения ДНК требуют заморозки, а значит — повышенных энергозатрат. Новый полимер позволяет сохранить ДНК при комнатной температуре, что значительно упрощает процесс и снижает затраты. По словам Джеймса Банала, бывшего докторанта MIT, этот метод может стать будущим хранения цифровой информации на ДНК.

Компания Cache DNA, основанная Баналом и его коллегами, разрабатывает дальнейшие приложения этой технологии, включая хранение геномов для персонализированной медицины. Исследователи уверены, что сохранение геномов позволит в будущем проводить более глубокий анализ и получать новые знания о взаимосвязи ДНК и болезней.