Ученые создали перезаписываемое хранение цифровых данных в ДНК

Ученые из Стэнфордского университета разработали метод многократной записи, хранения и стирания цифровых данных в ДНК живых клеток.

Исследователи из Департамента биоинженерии применили природные ферменты бактерий, чтобы переключать определенные последовательности ДНК туда и обратно по желанию. Они создали генетический эквивалент бинарного разряда — «бита». Если участок ДНК направлен в одну сторону, это 0, если в другую — 1.

Устройство назвали «рекомбиназным адресуемым модулем данных» (RAD). Ученые использовали RAD для изменения участка ДНК в микробах, который определяет, как одноклеточные организмы будут флуоресцировать в ультрафиолете: красным или зеленым светом в зависимости от ориентации этого участка. С помощью RAD инженеры могут переключать его по своему усмотрению.

Ключевой задачей был контроль динамики двух противоположных белков — интегразы и эксцизиназы — внутри микробов. «Проблема в том, что белки действуют самостоятельно. Если оба активны одновременно или в неправильных количествах, получается беспорядок», — пояснили авторы. На поиск правильного баланса уровней белков ушло три года и 750 попыток.

Тесты показали, что RAD-модули работают в отдельных микробах, которые делились более 100 раз, и переключатель сохранял состояние. Информация хранится даже при отсутствии ферментов. Система надежна и перезаписываема.

Программируемое хранение данных в ДНК живых клеток может стать мощным инструментом для изучения рака, старения, развития организмов и даже окружающей среды. Например, исследователи могли бы подсчитывать, сколько раз делится клетка, что в будущем может позволить отключать клетки до того, как они станут раковыми.

Следующая цель — перейти от одного бита к восьми (байту) программируемого генетического хранилища данных. По оценкам ученых, для создания полного байта может потребоваться около десяти лет с момента начала работы.