Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) изобрели новый способ создания последовательностей ДНК, который обещает быть быстрым и дешевым. Он не требует использования токсичного химиката и является более точным, чем обычный метод синтеза ДНК, используемый до сих пор в лабораториях по всему миру. К тому же, новая разработка могла бы позволить продуцировать нити ДНК в десять раз длиннее.

Синтез ДНК — это растущий бизнес, поскольку компании часто заказывают гены для производства биологических препаратов, промышленных ферментов или полезных химикатов. Лаборатории во всем мире покупают синтетические гены для встраивания в растения или животных, а также пробуя новые методы лечения. Некоторые ученые даже предложили хранить информацию в ДНК, поскольку 1 грамм ДНК теоретически может хранить эквивалент 50 миллионов DVD и должен быть стабильным на протяжении веков.

Однако текущий синтез ДНК использует технологию, разработанную в 1981 году и основанную на методологиях органической химии для получения так называемых олигонуклеотидов длиной около 200 оснований, поскольку неизбежные ошибки в процессе приводят к низкому выходу правильных последовательностей по мере увеличения длины. Чтобы собрать даже небольшой ген, ученые должны синтезировать его по частям, а затем сшивать их вместе. Этот метод занимает много времени, очень дорогостоящий и не совсем точный.


Новый ДНК 3D принтер основан на ДНК-синтезирующем ферменте и TdT (терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза), которая содержится в клетках иммунной системы. Последняя обладает способностью добавлять нуклеотиды к существующей молекуле ДНК в воде, где нить наиболее стабильна. В отличие от других ферментов, TdT не полагается на существующий шаблон ДНК, чтобы скопировать его. Вместо этого он случайным образом добавляет нуклеотиды к генам, которые делают антитела для использования в иммунной системе. TdT работает одинаково хорошо, добавляя все четыре нуклеотида ДНК, не имеет побочных реакций, которые могут испортить полученную молекулу, и очень быстро расширяет ДНК примерно на 200 оснований в минуту.

«Мы смогли определить, что около 80% молекул имеют желаемую последовательность с 10 основаниями», — сказал Daniel Arlow из Объединенного института биоэнергетики. «Это означает, что в среднем точность каждого шага составляла около 98%, а это не так уж плохо для первого шага. В будущем мы хотим достичь 99,9%".

Как только ученые смогут достичь верности в 99,9%, они смогут синтезировать молекулу длиной в 1000 оснований за один раз с точностью более 35%, что совершенно невозможно с помощью современных методов химического синтеза.