🧬 دانشمندان دانشگاه هاروارد تراشهای سیلیکونی توسعه دادهاند که میتواند تنها با استفاده از آب و جریان الکتریکی، DNA مصنوعی تولید کند.
تا امروز، تولید DNA سفارشی عمدتاً بر پایه روش شیمیایی «فسفوریآمیدیت» انجام میشد؛ روشی که با وجود دقت و کارایی بالا، به حجم زیادی از حلالهای شیمیایی، مواد خطرناک و تجهیزات تخصصی نیاز دارد.
اکنون پژوهشگران هاروارد رویکردی کاملاً متفاوت ارائه کردهاند: سنتز آنزیمی DNA روی یک تراشه نیمههادی (CMOS) که تمام فرآیند را تنها با استفاده از آب و کنترل دقیق جریان الکتریکی انجام میدهد.دستاوردی که میتواند آینده مهندسی ژنتیک را متحول کند.
این تراشه دارای ۶۴ جایگاه قابل برنامهریزی برای تولید همزمان DNA است. هر جایگاه توسط دو الکترود متحدالمرکز احاطه شده است. با عبور جریان از الکترود داخلی، پروتون تولید شده و یک ناحیه اسیدی بسیار کوچک ایجاد میشود؛ محیطی که برای حذف موقت گروه محافظ از رشته DNA در حال رشد ضروری است. همزمان، الکترود بیرونی پروتونهای اضافی را جذب میکند تا از تداخل واکنشها در جایگاههای مجاور جلوگیری شود. این طراحی، امکان کنترل بسیار دقیق واکنشهای شیمیایی در مقیاس میکروسکوپی را فراهم میکند.
در این آزمایش، محققان موفق شدند ۶۴ توالی متفاوت DNA با طول ۳۸ تا ۳۹ نوکلئوتید را بهطور همزمان و در یک فرآیند کاملاً آنزیمی و آبی تولید کنند. این رکورد، بزرگترین نمونه گزارششده از سنتز موازی آنزیمی DNA تاکنون محسوب میشود؛ چراکه تلاشهای پیشین به تولید حدود ۱۲ توالی محدود بودند.
نکته جالب اینکه این تراشه در ابتدا برای ثبت فعالیت الکتریکی هزاران نورون طراحی شده بود. اما پژوهشگران دریافتند همان فناوری که میتواند جریانهای الکتریکی را با دقتی فوقالعاده کنترل کند، برای هدایت واکنشهای شیمیایی موردنیاز در سنتز DNA نیز ایدهآل است.
مهمترین دستاوردهای این فناوری
- تولید همزمان ۶۴ توالی منحصربهفرد DNA
- استفاده از فرآیند آنزیمی مبتنی بر آب بهجای روشهای شیمیایی متداول
- کنترل دقیق pH موضعی با استفاده از دو الکترود متحدالمرکز
- سنتز رشتههای DNA با طول ۳۸ تا ۳۹ نوکلئوتید
- نمایش موفق ذخیرهسازی یک پیام متنی ۱۶۹ بایتی در DNA تولیدشده
البته این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد. رشتههای تولیدشده با طول حدود ۳۹ نوکلئوتید، فاصله زیادی با ژنهای واقعی دارند که معمولاً از هزاران باز تشکیل شدهاند. به گفته پژوهشگران، محدودیت اصلی در حال حاضر به شیمی حذف گروههای محافظ مربوط میشود، نه به طراحی تراشه. این موضوع نشان میدهد که پیشرفتهای آینده احتمالاً بیشتر از مسیر بهبود فرآیندهای شیمیایی حاصل خواهد شد تا توسعه سختافزار جدید.
در صورت موفقیت در مقیاسپذیری این فناوری، میتوان انتظار داشت که تولید DNA در آینده سریعتر، پاکتر، ارزانتر و در دسترستر شود؛ پیشرفتی که میتواند کاربردهای گستردهای در زیستشناسی مصنوعی، تشخیص بیماریها، ژندرمانی، تولید دارو و حتی ذخیرهسازی داده در DNA—که یکی از متراکمترین روشهای ذخیرهسازی اطلاعات شناخته میشود—داشته باشد.
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/07/260708022202.htm
https://www.nature.com/articles/s41928-026-01662-9
@irancsta
Post #3298
1.12K