Tecnologia integrata di immagazzinamento delle informazioni per scrivere grandi quantità di informazioni digitali nel DNA usando un approccio enzimatico, sostenibile e a basso costo
Il materiale genetico DNA ha suscitato un notevole interesse come mezzo di archiviazione delle informazioni digitali perché la sua densità e durata sono superiori a quelle degli attuali mezzi di archiviazione basati sul silicio. Per esempio, il DNA è almeno 1000 volte più denso del più compatto hard disk a stato solido e almeno 300 volte più durevole dei più stabili nastri magnetici. Inoltre, il codice nucleotidico di quattro lettere del DNA offre un ambiente di codifica adatto che può essere sfruttato come il codice digitale binario usato dai computer e da altri dispositivi elettronici per rappresentare qualsiasi lettera, cifra o altro carattere.
Nonostante questi vantaggi, il DNA non è ancora diventato un mezzo di memorizzazione delle informazioni diffuso perché il costo di sintetizzare chimicamente il DNA è ancora proibitivo: 3.500 dollari per 1 megabyte di informazioni. Per aiutare a superare questa limitazione, la ricerca del Wyss Institute guidata da Henry Hung-Yi Lee, Ph.D., in un progetto di collaborazione guidato dal membro della Core Faculty George Church, Ph.D., e dal direttore fondatore Donald Ingber, M.D., Ph.D., ha sviluppato nuovi approcci enzimatici che possono scrivere il DNA in modo più semplice e veloce delle tecniche chimiche tradizionali. Questi approcci potrebbero anche produrre filamenti di DNA molto più lunghi pur essendo meno tossici per l’ambiente. È importante notare che questo approccio dovrebbe ridurre il costo della sintesi del DNA in futuro di molti ordini di grandezza.
Per scalare il loro approccio, il team sta sviluppando un dispositivo integrato di archiviazione delle informazioni sul DNA in cui la sintesi enzimatica programmabile del DNA può essere realizzata in modo altamente multiplex. In biologia e nei metodi di biochimica in vitro, un nuovo filamento di DNA viene sintetizzato copiando un filamento modello già esistente con enzimi noti come DNA polimerasi. Per sintetizzare il DNA de novo, tuttavia, l’approccio del Wyss Institute impiega una DNA polimerasi indipendente dal modello e controlla la sua attività – quale dei quattro nucleotidi aggiungere ad ogni passo della sintesi del filamento di DNA – elettronicamente. Su scala, questo dispositivo di memorizzazione produrrà un processo di sintesi altamente parallelizzato adatto a memorizzare la quantità esponenzialmente crescente di informazioni digitali nel DNA.