Створено «хімічні нейрони», здатні зчитувати інформацію, що зберігається в ДНК

Вчені вже досить довго експериментують з використанням молекул синтетичної ДНК як носій інформації. І якщо процес синтезу такої ДНК вже не викликає великих труднощів, то процес зчитування записаних даних, заснований на технології секвенування (визначення послідовності ДНК), дуже далекий від досконалості. Але нещодавно група дослідників із Франції та Японії розробила і створила так звані «хімічні нейрони», здатні не тільки зчитувати інформацію з ДНК, а й виконувати її попередню обробку, надаючи результати у зручному для подальшого використання вигляді.

Інтерес до ДНК як носій інформації обумовлений великою інформаційною ємністю, єдиних грам-молекул може зберігати близько 215 мільйонів гігабайтів даних. І для того, щоб зберегти зміст всього нинішнього Інтернету буде потрібно пристрій розміром з взуттєву коробку. Більш того, за правильних умов молекули ДНК можуть зберігати записану в них інформацію протягом тисяч і навіть мільйонів років.

Дослідники з французьких дослідницьких організацій CNRS та ESPCI Paris-PSL, Токійського університету, працювали над проблемою пошуку певної інформації та її попередньої обробки, що дозволило б уникнути необхідності зчитування всієї послідовності ДНК на верхній рівень. В результаті цих досліджень на світ з’явилися «хімічні нейрони», що складаються з трьох ферментів, здатних вступати до певних хімічних реакцій один з одним. По суті, ці нейрони здатні передавати інформацію таким самим способом, як і звичайні нейрони нервових тканин.

Потім, з хімічних нейронів була створена багатошарова структура, що є своєрідною нейронною мережею. Завдяки цьому хімічні нейрони стали здатні виконувати обробку даних, що містяться в молекулах ДНК, що знаходяться в крапельках рідини. А результати цієї обробки видаються за допомогою флуоресцентних сигналів, які можуть бути легко виявлені та зчитані за допомогою звичайних лазерів та фотодатчиків.

Якщо використовувати такий підхід у спеціальному мікрорідинному пристрої, то можна досягти перебігу десятків тисяч ферментних реакцій одночасно. На практиці це означає реалізацію масованого паралельного зчитування та обробки укладеної в ДНК інформації, що може бути використано, наприклад, при проведенні пошуку за величезними базами даних, записаними в ДНК.