Ein von Forschern der Harvard University entwickelter Siliziumchip kann DNA-Sequenzen parallel und mit einem wasserbasierten enzymatischen Prozess synthetisieren. Das System stellt einen neuen Ansatz für die DNA-Herstellung dar und könnte langfristig umweltfreundlichere und skalierbare Verfahren ermöglichen.

Das Team um Professor Donhee Ham berichtet in der Fachzeitschrift Nature Electronics über die erfolgreiche Synthese von 64 unterschiedlichen DNA-Sequenzen auf der Chip-Oberfläche. Im Gegensatz zu herkömmlichen phosphoramiditbasierten Verfahren, die auf gefährlichen organischen Lösungsmitteln beruhen, arbeitet der neue Chip mit einem wasserbasierten enzymatischen Prozess.

Der Chip steuert die Synthese durch präzise elektrische Ströme. An jedem Syntheseort sorgen ringförmige Elektroden dafür, dass lokal der pH-Wert gesenkt wird, wodurch die enzymatische Verlängerung der DNA-Stränge ausgelöst wird. Gleichzeitig wird verhindert, dass sich die niedrige pH-Zone auf benachbarte Positionen ausbreitet. Die synthetisierten Sequenzen waren bis zu 39 Nukleotide lang.

Die Forschenden demonstrierten zudem, dass sich mit den 64 Sequenzen ein 169-Byte-Text kodieren lässt – ein Hinweis auf das Potenzial für DNA-basierte Datenspeicherung. Woo-Bin Jung, einer der Erstautoren, betonte, dass enzymatische Synthese in Wasser bei sehr großen Skalen umweltfreundlicher sein könnte.

Die Technologie wurde in Zusammenarbeit mit dem Broad Institute, DNA Script und der Pohang University of Science and Technology entwickelt. Sie könnte künftig Anwendungen in der synthetischen Biologie, Diagnostik und Datenspeicherung finden. Die zugrunde liegende Chip-Architektur wurde ursprünglich für die Aufzeichnung neuronaler Signale entwickelt.

Die Studie wurde teilweise durch das Office of the Director of National Intelligence (ODNI) und andere Fördergeber unterstützt. Die Ergebnisse wurden in Nature Electronics veröffentlicht.

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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