Inspirerade delvis av filmen "Jurassic Park", där forskare utvann DNA som bevarats i bärnsten i miljontals år, har MIT-forskare utvecklat en glasaktig, bärnstensliknande polymer som kan användas för långtidslagring av DNA. Vare sig det gäller hela människogenom eller digitala filer som foton och musik.
De flesta nuvarande metoder för att lagra DNA kräver frysande temperaturer, vilket förbrukar mycket energi och inte är praktiskt genomförbart på många platser. Den nya amberliknande polymeren däremot kan lagra DNA i rumstemperatur samtidigt som den skyddar molekylerna från skador orsakade av värme eller fukt.
Forskarna visade att de kunde använda polymeren för att lagra DNA-sekvenser som kodar för Jurassic Park-filmens signaturmelodi samt ett helt människogenom. De demonstrerade även att DNA:t lätt kan avlägsnas från polymeren utan att skadas.
James Banal, tidigare postdoktor vid MIT, förklarar: "Att frysa DNA är det bästa sättet att bevara det, men det är mycket dyrt och inte skalbart. Vår nya bevaringsmetod kan bli en teknik som driver framtiden för datalagring i DNA."
DNA är en mycket stabil molekyl som lämpar sig väl för att lagra enorma mängder information, inklusive digitala data. Digitala lagringsystem kodar text, foton och annan information som en serie 0:or och 1:or. Samma information kan kodas i DNA med de fyra nukleotiderna A, T, G och C. Till exempel kan G och C användas för att representera 0, medan A och T representerar 1.
DNA erbjuder ett sätt att lagra denna digitala information med mycket hög densitet. I teorin skulle en kaffemugge full med DNA kunna lagra all världens data. DNA är också mycket stabilt och relativt lätt att syntetisera och sekvensera.
Processen att innesluta DNA i polymerstrukturen tar för närvarande några timmar, men den tiden kan förkortas ytterligare genom optimering, enligt forskarna. För att frigöra DNA:t behandlar man först polymeren med cysteamin, som klyver bindningarna som håller ihop polymerstrukturen och bryter ned den till mindre bitar. Därefter kan ett rengöringsmedel läggas till för att avlägsna DNA:t från polymeren utan att skada det.
De tidigaste tillämpningarna som forskarna ser är lagring av genomer för personlig medicin. De förutspår också att de lagrade genomerna kan analyseras ytterligare när bättre teknik utvecklas i framtiden.
"Idén är, varför inte bevara den grundläggande posten för livet för evigt?" säger Banal. "Om tio eller tjugo år, när tekniken har utvecklats mycket mer än vi någonsin kunde föreställa oss idag, kan vi lära oss mer och mer saker. Vi är fortfarande i den allra första begynnelsen av att förstå genomet och hur det relaterar till sjukdomar."
Forskningen finansierades av National Science Foundation.
Även om forskningen inte går lika långt som i den fiktiva "Jurassic Park"-filmen, där utdöda dinosaurier återupprättades från bärnstensbevarade DNA-prover, ger den här upptäckten en glimt av samma fascination. Möjligheten att bevara DNA under lång tid på ett energisnålt sätt kan öppna nya dörrar för både medicinska och tekniska tillämpningar i framtiden.
Med T-REX-metoden (Thermoset-REinforced Xeropreservation) kan forskare nu studera hur DNA kan bevaras inte bara i det korta perspektivet, utan över generationer eller till och med genom årtusenden. Precis som de förhistoriska DNAskikten i bärnsten kunde bevaras under miljontals år, kanske framtida generationer kan utforska uppgifter och information vi lämnat efter oss - bevarade i glashårda polymerdroppar.
