علماء من جامعة هارفارد يحولون شريحة سيليكون إلى آلة لكتابة الحمض النووي

في دراسة جديدة نُشرت في مجلة "نيتشر إلكترونيكس" ، كشف فريق بحثي بقيادة جامعة هارفارد عن شريحة سيليكون قادرة على تركيب 64 تسلسلًا مختلفًا من الحمض النووي في آن واحد.

وبدلًا من الاعتماد على العملية الكيميائية التي تتطلب كميات كبيرة من المذيبات والمستخدمة عادةً في تصنيع الحمض النووي الاصطناعي، يستخدم الجهاز نهجًا إنزيميًا يعتمد على الماء وتُحفز تيارات كهربائية مضبوطة بدقة تفاعلات بناء الحمض النووي في مواقع محددة على الشريحة.

قاد البحث دونهي هام، أستاذ الهندسة والعلوم التطبيقية في كلية جون أ. بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية .

ويُعدّ الحمض النووي الاصطناعي ضروريًا للعديد من مجالات العلوم والطب الحديث، بما في ذلك التشخيص، وهندسة الجينوم، وأبحاث السرطان.

واليوم، يُنتج معظم الحمض النووي المُصنّع حسب الطلب باستخدام كيمياء الفوسفوراميديت، وهي طريقة راسخة تُتيح إنتاج ملايين تسلسلات الحمض النووي بالتوازي. إلا أن هذه العملية تعتمد على مذيبات عضوية خطرة، وتتطلب عادةً مرافق مركزية متخصصة.

ويستكشف العلماء التخليق الإنزيمي للحمض النووي كبديل ألطف لأنه يستخدم الماء ويشبه إلى حد كبير الطريقة التي تبني بها الخلايا الحية الحمض النووي بشكل طبيعي. وقد يُتيح هذا النهج في نهاية المطاف أنظمة تخليق الحمض النووي أصغر حجمًا وأكثر أمانًا وأوسع انتشارًا.

يتطلب إنتاج العديد من تسلسلات الحمض النووي المختلفة في الوقت نفسه خفض درجة الحموضة في مواقع محددة فقط خلال كل دورة تركيب. وتُحقق شريحة هارفارد ذلك باستخدام تيارات كهربائية ضئيلة.

إلى جانب التطبيقات المحتملة في علم الأحياء التركيبي والتشخيص الطبي، أظهر الفريق إمكانية أخرى باستخدام تسلسلات الحمض النووي الـ 64 المصنعة لترميز نص مكون من 169 بايت.

وعلى الرغم من أن تخزين البيانات باستخدام الحمض النووي لا يزال هدفًا طويل الأمد نظرًا لأنه يتطلب تصنيع الحمض النووي على نطاق واسع للغاية، يعتقد الباحثون أن التخليق الإنزيمي المائي قد يصبح أكثر جاذبية مع ازدياد أحجام الإنتاج. ويمكن أن يؤدي تقليل استخدام المذيبات إلى خفض الأثر البيئي لتصنيع الحمض النووي على نطاق واسع بشكل ملحوظ.