DNK čipovi kao mediji budućnosti

Nasljedna molekula DNK može pohraniti mnogo informacija tijekom dugih razdoblja na vrlo malom prostoru. Znanstvenici stoga već dobrih deset godina razvijaju tehnologiju DNK čipova za dugoročno arhiviranje podataka. Takvi bi čipovi bili superiorniji od konvencionalnih čipova na bazi silicija što se tiče gustoće pohrane, dugovječnosti i održivosti.

Četiri osnovna građevna bloka koja se ponavljaju nalaze se u lancu DNK. Određeni niz ovih blokova može se koristiti za kodiranje informacija, baš kao što to čini priroda. Da bi se napravio DNK čip, odgovarajuće kodirana DNK mora biti sintetizirana i stabilizirana. Ako ovo dobro funkcionira, informacije se čuvaju jako dugo – istraživači pretpostavljaju nekoliko tisuća godina. Informacije se mogu dohvatiti automatskim očitavanjem i dekodiranjem slijeda četiri osnovna sastavna bloka.

Prevladavanje izazov

“Činjenica da je digitalna pohrana podataka DNK s velikim kapacitetom i dugim životnim vijekom izvediva pokazala se nekoliko puta posljednjih godina”, podsjeća profesor Thomas Dandekar, voditelj katedre za bioinformatiku na Sveučilištu Juliusa Maximiliana u Würzburgu (JMU). “Ali troškovi pohrane su visoki, blizu 400.000 dolara po megabajtu, a informacije pohranjene u DNK mogu se povratiti samo sporo. Za to su potrebni sati, čak i dani, ovisno o količini podataka.”

Ti se izazovi moraju prevladati kako bi pohrana DNK podataka postala isplativa. Prikladni alati za to su enzimi kontrolirani svjetlom i softver za dizajn proteinske mreže, o čemu su istraživači iz Würzburga objavili rad u časopisu Trends in Biotechnology. Oni su do detalja objasnili kako kombinacija molekularne biologije, nanotehnologije, novih polimera, elektronike i automatizacije može učiniti pohranu DNK podataka korisnom za svakodnevnu upotrebu mogućom za nekoliko godina.

DNK čipovi od nanoceluloze

Biocentar u sklopu sveučilišta razvija DNK čipove napravljene od poluvodičke, bakterijski proizvedene nanoceluloze, a tamošnji istraživači su na razini koncepta pokazali kako bi se sadašnja elektronika i računalna tehnologija mogli djelomično zamijeniti molekularno biološkim komponentama. Tako bi se, smatraju oni, mogla postići održivost, potpuna mogućnost recikliranja i visoka otpornost čak i protiv elektromagnetskih impulsa ili nestanka struje, ali i velika gustoća pohrane do milijarde gigabajta po gramu DNK.

“Dugoročno ćemo opstati kao civilizacija samo ako napravimo skok u ovu novu vrstu održive računalne tehnologije koja kombinira molekularnu biologiju s elektronikom i novom tehnologijom polimera. I to moramo postići za 20 do 30 godina”, smatra Dandekar koji trenutno istražuje načine još boljeg kombiniranja DNK čipova napravljenih od poluvodičke nanoceluloze s novorazvijenim enzimima.