Wissenschaftler bewahren DNA in einem bernsteinartigen Polymer auf

BerlinMIT-Forscher haben einen neuen Kunststoff entwickelt, der DNA über lange Zeiträume lagern kann. Dieses Material bewahrt DNA bei Raumtemperatur sicher auf und schützt sie vor Hitze und Wasser. Es muss nicht eingefroren werden, was es energieeffizienter macht und die Anwendung weltweit erleichtert.

Dieses Polymer ist besonders, da es DNA bei Raumtemperatur speichern kann, vor Hitze- und Wasserschäden schützt, keine teure Tiefkühlung benötigt und eine große Menge an digitalen Daten aufnehmen kann.

Aktuelle Methoden zur DNA-Speicherung erfordern Gefriertemperaturen, die kostspielig und nicht überall verfügbar sind. Das neue Polymer löst dieses Problem, indem es DNA bei Raumtemperatur sicher aufbewahrt. Wissenschaftler nutzten dieses Polymer, um die Titelmusik von Jurassic Park und ein vollständiges menschliches Genom zu speichern.

Die Studie wurde von James Banal und Jeremiah Johnson vom MIT durchgeführt. Banal ist der Ansicht, dass diese Methode die Zukunft der Speicherung digitaler Informationen auf DNA sein könnte. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift der American Chemical Society veröffentlicht.

DNA eignet sich hervorragend zur Informationsspeicherung, da es äußerst stabil ist und eine enorme Datenmenge fassen kann. Digitale Speichersysteme nutzen Binärcodes, die aus den Zahlen 0 und 1 bestehen. Diese Information lässt sich in DNA mithilfe der Nukleotide A, T, G und C kodieren. Eine kleine Menge DNA könnte die gesamten Daten der Welt speichern.

Im Jahr 2021 nutzten Banal und sein Team Silikapartikel zur DNA-Speicherung, was zur Gründung der Firma Cache DNA führte. Ihre Methode benötigte jedoch Tage und beinhaltete gefährliche Chemikalien zur DNA-Extraktion. Um eine bessere Lösung zu finden, arbeitete Banals Team mit dem Labor von Johnson zusammen.

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Sie verwendeten eine spezielle Art von Kunststoff, die aus Styrol und einer chemischen Verbindung besteht, die seine Teile miteinander verbindet. Dieser Kunststoff verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit und schützt somit die DNA. Um den Kunststoff leicht abbaubar zu machen, fügten sie Thionolactone hinzu, die durch Cysteamin aufgelöst werden können.

Die Forscher standen vor dem Problem, dass DNA wasserliebend ist, während Styrol Wasser abweist. Sie verwendeten eine Mischung aus drei Zutaten, um die DNA mit dem Styrol zu verbinden. Die DNA bildet runde Cluster mit einem äußeren Teil, der sich an Styrol anheften kann. Wenn diese Mischung erhitzt wird, entsteht ein fester Stoff mit eingelagerten DNA-Clustern.

Sie verwenden eine Methode namens T-REX (Thermoset-Reinforced Xeropreservation). Es dauert einige Stunden, um die DNA einzubetten, aber diese Zeit könnte durch Verbesserungen verkürzt werden. Um die DNA zurückzugewinnen, fügen sie Cysteamin hinzu, um das Polymer zu zerlegen, und verwenden dann ein Reinigungsmittel, um die DNA sicher zu trennen.

Dieses Material kann DNA von verschiedenen Größen aufnehmen, von kleinen Fragmenten bis hin zu gesamten menschlichen Genomen. Die gespeicherte DNA ist in der Lage, Temperaturen von bis zu 75 Grad Celsius (167 Grad Fahrenheit) standzuhalten. Als die DNA entnommen wurde, war sie fehlerfrei.

Cache DNA, ein Unternehmen, das von Banal und Bathe gegründet wurde, arbeitet daran, diese Technologie weiterzuentwickeln. Sie glauben, dass sie nützlich sein könnte, um persönliche Genome für zukünftige medizinische Zwecke zu speichern. Banal ist der Ansicht, dass das Speichern von DNA jetzt vorteilhaft sein wird, wenn die Technologie sich weiterentwickelt. Die Nationale Wissenschaftsstiftung hat ihre Forschung finanziert.