Di Payal Dhar
A volte la fantascienza ispira la ricerca scientifica. Alla zanzara sepolta di Jurassic Park, gli scienziati hanno sviluppato un metodo per conservare il DNA in un materiale simile all’ambra e estrarlo facilmente ore dopo. Questo metodo di conservazione è più economico e veloce delle opzioni esistenti, riferiscono i ricercatori nel Journal of the American Chemical Society di giugno.
Se si desidera conservare le informazioni per un tempo molto lungo, possibilmente per sempre, il DNA è il modo per farlo, afferma James Banal, chimico del MIT e direttore tecnico di una società di biotecnologie chiamata Cache DNA, con sede a San Carlos, in California. Il DNA memorizza le informazioni genetiche di milioni di organismi, ma può potenzialmente essere utilizzato per memorizzare qualsiasi tipo di informazione. inclusi dati digitali come testo, foto, video e altro (SN: 10/2/19).
La densità di stoccaggio del DNA è di molti ordini di grandezza superiore a quella di qualsiasi dispositivo creato dall’uomo. Ad esempio, se ogni film mai realizzato fosse codificato nel DNA, entrerebbe nel volume di una zolletta di zucchero con spazio libero. Ma il DNA è anche incredibilmente fragile e necessita di un’attenta manipolazione e conservazione. I metodi di stoccaggio esistenti richiedono temperature di congelamento, attrezzature specializzate o sostanze chimiche pericolose come l’acido fluoridrico. I ricercatori hanno provato a conservare il DNA a temperatura ambiente in silice e altri materiali, senza successo.
Il nuovo metodo di Banal e colleghi, chiamato Thermoset-REinforced Xeropreservation (T-REX), incapsula il DNA in reti di polimeri vetrosi a temperatura ambiente. Utilizzando una combinazione di sostanze chimiche che “aprono” la struttura del polimero, i ricercatori possono recuperare il DNA. Il materiale è simile alla plastica di polistirene, scelto dal team perché non si scompone facilmente per natura: tutto ciò che è incapsulato nella plastica può durare a lungo. Ma il team ha fatto un’aggiunta piccola ma importante alla plastica: una debolezza chimica sotto forma di una molecola chiamata tionolattone. “Questo ci permette di decostruire il polimero per recuperare le informazioni”, dice Banal.
Per testare la resilienza del polimero, i ricercatori hanno incapsulato filamenti di DNA contenenti la musica codificata di Jurassic Park e l’intero libro di istruzioni genetiche di un essere umano nel materiale simile all’ambra e poi lo hanno esposto a temperature di 55 ° Celsius, 65 ° C e 75 ° C al 70% di umidità per sette giorni. Il team ha utilizzato reagenti benigni, piuttosto che acido fluoridrico, per estrarre il DNA immagazzinato, quindi ha utilizzato tecniche di lettura del DNA per recuperare le informazioni memorizzate, il tutto in poche ore, non i giorni necessari per farlo con materiali a base di silice.
Una volta estratto, il DNA può anche essere ri-incapsulato usando lo stesso materiale, in “un tipo di chimica circolare che è in realtà molto bella”, dice Banal.
Il metodo T-REX sembra essere più efficiente dei metodi esistenti per conservare il DNA a temperatura ambiente, afferma Dina Zielinski, biologa computazionale presso Whitelab Genomics, una società di Parigi focalizzata sulla creazione di strumenti digitali per accelerare lo sviluppo di farmaci. “Quindi, anche se si potrebbe obiettare che i miglioramenti sono incrementali [rispetto ai metodi di silice], ci avvicinano praticamente alla capacità di immagazzinare l’acido nucleico per centinaia, persino migliaia, di anni a temperatura ambiente, il che ha un impatto di vasta portata”.
Banal e colleghi stanno lavorando per rendere il metodo più semplice in modo che un giorno possa essere utilizzato sul campo per raccogliere e conservare dati genetici o altri campioni, come semi o proteine, in luoghi remoti, o addirittura utilizzato per trasportare molecole biologiche per la ricerca spaziale.
Citazioni
E. Prince et al. Stoccaggio reversibile dell’acido nucleico in reti polimeriche vetrose decostruibili. Giornale della Società Chimica Americana. Vol. 146, giugno 2024, p. 17066. DOI: 10.1021/jacs.4c01925.