Sutalpinta kapsulėje
Skaitmeninės informacijos įrašymo į DNR molekules metodai yra itin sparčiai tobulinama biologinių ir skaitmeninių technologijų tyrimų sritis. Lietuvos įmonė „Genomika“, vystanti DNR nuskaitymo metodus, naujųjų technologijų galimybes pademonstravo pirmoji mūsų šalyje: jaunieji tyrėjai į DNR įrašė Lietuvos himną.
Šis himnas patalpintas į kapsulę, kuri Valstybės dienos proga bus padovanota Lietuvai ir eksponuojama Valstybės pažinimo centre bei prieinama visiems šio centro svečiams. Čia pat bus galima rasti ir daugiau informacijos apie nekomercinio projekto idėją, informacijos įrašymo ir nuskaitymo technologiją.
DNR molekulė — terpė, kurioje gamta saugo informaciją apie bet kurio gyvojo organizmo išvaizdą ir veikimą. DNR kodą sudaro keturių esminių heterociklinių elementų — A (adenino), T (timino), C (citozino) ir G (guanino) grandinės. Tačiau tos pačios molekulės geba saugoti ne tik informaciją apie gyvybę, bet ir skaitmeninius duomenis. Kompiuteriams pažįstamą dvejetainius duomenis — 0 ir 1 seką — galima paversti 4 simboliais (A, T, C, G) ir juos išsaugoti DNR molekulėje.
Į DNR įrašyto Lietuvos himno apimtis skaitmeniniu MP3 formatu — 661 kilobaitas (kB). Himnas, išsaugotas DNR molekulėje, yra sudarytas iš 39 422 oligonukleotidų, kurių ilgis yra 161 bazių pora.
„Džiaugiamės turėdami galimybę Lietuvoje daryti tai, kas yra itin reikšminga pasaulio biotechnologijų ir skaitmeninių technologijų raidai. Didžiuojamės, kad pirmieji duomenys, Lietuvoje įrašyti į DNR molekulę, yra vienas iš svarbiausių mūsų valstybingumo simbolių – Tautiška giesmė“, – sakė jaunoji tyrėja Raminta Antanynienė.
Projektas yra tęstinis: „Himno DNR“ interneto svetainėje bet kuris lankytojas gali įrašyti savo palinkėjimą Lietuvai. Svetainė iškart parodys, kaip šis palinkėjimas yra paverčiamas dvejetainiu pavidalu ir kokia būtų jo struktūra, atvaizduota DNR kodu. Ateinančiais metais, artėjant Valstybės dienai, „Genomika“ visus šiuos palinkėjimus sujungs į dar vieną duomenis saugančią DNR grandinę.
Didžiuojamės, kad pirmieji duomenys, Lietuvoje įrašyti į DNR molekulę, yra vienas iš svarbiausių mūsų valstybingumo simbolių – Tautiška giesmė
Daugybė mokslininkų tikisi, kad skaitmeninės informacijos įrašymas į DNR ateityje bus nepakeičiamas: šiuo metu tai yra perspektyviausias būdas milžinišką kiekį duomenų įrašyti su minimaliomis energijos sąnaudomis, į itin kompaktiškas laikmenas. Be to, DNR molekulėse išsaugoti duomenys gali išlikti šimtus tūkstančių metų. Tačiau šiandien perkelti duomenis į DNR ir juos nuskaityti nėra paprasta – tam kol kas reikalinga specifinė įranga.
Būtent informacijos nuskaitymo iš DNR technologijas vystanti įmonė „Genomika“, naudojanti „Oxford Nanopore“ sekoskaitos technologiją, yra viena iš nedaugelio pasaulio įmonių, gebančių iš DNR grandinės atkurti skaitmeninę informaciją.
Ateities technologijos
Molekulinės biologijos metodai, panaudoti įrašant Himną į DNR, mokslo pasaulyje taikomi jau gana ilgą laiką ir įvairiais tikslais. Jie yra dažnai pasitelkiami atliekant tyrimus mokslinėse ir diagnostinėse laboratorijose, o pats žinomiausias pastarųjų metų sintetinės biologijos pritaikymo pavyzdys yra RNR vakcinų nuo COVID-19 sintezė.
Tuo tarpu DNR saugomos informacijos nuskaitymas – DNR sekoskaita – yra taikomas itin plačiai. Šiuolaikiškos technologijos suteikia galimybę viso žmogaus genomo sekoskaitą atlikti per 1-2 paras ir tai kainuoja mažiau nei 1000 eurų. Palyginimui – pirmo žmogaus genomo sekoskaita užtruko 13 metų ir kainavo apie milijardą JAV dolerių.
Toks drastiškas kainos sumažėjimas ir sekoskaitos metodų tikslumas leidžia juos naudoti kasdieninėje užkrečiamųjų ir genetinių ligų diagnostikoje. Pavyzdžiui, itin kompaktiška ir efektyvi „Oxford Nanopore“ sekoskaitos įranga naudojama SARS-CoV-2 virusų sekoskaitai ir naujų mutacijų identifikavimui. Taip pat ši technologija gali būti naudojama prognozuojant riziką, kad vaisius sirgs kokiomis nors paveldimomis ligomis ar jam pasireikš genetinės mutacijos, atliekant onkologinius, epigenetinius tyrimus.
„Tai, kas dar prieš dešimtmetį atrodė tik kaip mokslinėms laboratorijoms prieinama fantastika, šiandien yra kasdieninės technologijos. Žinant, kaip intensyviai vykdomi šios srities moksliniai tyrimai ir koks didžiulis yra inovacijų poreikis, nereikėtų stebėtis, jei dar po dešimties metų DNR duomenų laikmena bus tokia pat kasdieniška technologija, be kurios neįsivaizduosime nuolat augančių informacijos kiekių išsaugojimo“, – teigė jaunųjų tyrėjų komandos narys Povilas Sakalauskas.
