Будущее10 примеров биохакинга, которые изменят нашу жизнь

Клей с искусственной ДНК

ДНК-клей можно запрограммировать на архитектурное создание тканей в человеческом организме. Это получилось у Пэнь Инь, Али Хадемхоссейни и команды учёных из Гарварда. Принцип работы клея заимствован у клеток, формирующих определённые функциональные блоки организма. В зависимости от той части тела, куда они внедрены, тот орган они и строят, будь то, например, печень или мышца бедра.

Клей состоит из нитей ДНК, которые обёрнуты вокруг кубиков с водным гелем. Из множества коротких ниточек создаётся одна длинная, которая состоит из участков с повторяющейся последовательностью нуклеотидов. Кубик может прилипнуть только к кубику c ДНК, комплементарной его собственной. Кубики с ДНК служат связующими элементами между крупными блоками — эта особенность и позволяет использовать его при повреждении тканей организма. Когда гидрогель растворяется, клетки формируют материю в виде цепи, куба или T-образной структуры — в зависимости от заданной программы ДНК-клея, которой является последовательность нуклеотидов. Помимо медицинского использования при лечении травм, ДНК-клей можно также использовать при создании линз и даже микрочипов.

ДНК-спрей и пули

Искусственная ДНК комбинируется в триллион возможных вариаций. Это свойство взяла на вооружение нью-йоркская компания Stony Brooks и разработала баллончик, который распыляет прозрачные капли с ДНК. Такой девайс может пригодиться охранникам компаний, которые могут стать жертвами грабежей и других преступных атак. Уникальный маркер, представляющий собой последовательность нуклеотидов, подделать просто невозможно. После того как этот биотэг распылили на грабителя (например, при помощи автоматической системы сигнализации), метка остаётся на коже и одежде преступника в течение двух недель. А криминалистам не составляет труда распознать его с помощью простой полимеразной реакции.

Общество постепенно вступает в ДНК-маркированную эру. При помощи светочувствительных ДНК-кодов борются с фейковыми гаджетами и другими продуктами. В США для этого используют микрочипы и особые чернила, где самая важная часть состава — модифицированную ДНК растения. Британские полицейские на массовых уличных протестах пускают в ход пистолеты SelectDNA, стреляющие шариками с ДНК. В наборе — 14 таких шариков, в зависимости от дня недели и события подбирается специальный набор, чтобы затем по биотэгу, распознаваемому с помощью ультрафиолета, было понятно, кто, когда и в какой потасовке был замешан.

ДНК как новое data-хранилище

ДНК является очень компактным контейнером для информации с плотностью записи в тысячи раз больше, чем у существующих носителей. Один грамм ДНК может уместить до 2,2 петабайт информации.

Данные в виде двоичного кода из нулей и единиц переводятся в троичный формат, что обеспечивает большую устойчивость информации к случайным ошибкам. Далее троичный код превращается в последовательность нуклеотидов будущей нити ДНК. В соответствии с уже известной схемой синтезируется ДНК, которая в виде белой стерильной пыли может храниться в коробке в гараже, в холодильнике или даже в почве тысячи лет. При необходимости специальное программное обеспечение превращает пыль обратно в информацию. Впервые учёным Джорджу Черчу и Сири Косури удалось закодировать в ДНК 70 миллионов копий книги Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves in DNA. Позднее то же самое с сонетами Шекспира проделали Голдман и Бирни. Учёные подчёркивают, что путь в этом направлении только начинается: пока информацию на ДНК-носителе нельзя обновить, не повторив всего процесса заново. Однако, по заявлениям учёных, ДНК — это более быстродейственная и надёжная структура, чем кремний. Вероятно, скоро именно из неё будут делать чипы компьютеров и других устройств.

На сегодня стоимость кодирования информации в ДНК оценивается примерно в $12400 за мегабайт, стоимость считывания — $220 за 1 МБ.

Мозговые чипы

Опыты со стимуляцией теменной доли головного мозга показали, что процедура позитивно влияет на наши математические способности. После подобных сеансов человек проводит вычислительные операции значительно быстрее. Скоро эта методика может быть усовершенствована, а на её основе будут созданы специальные чипы, контролирующие процесс решения проблем и генерации мыслей в мозгу. Учёные из Массачусетского технологического института экспериментально доказали, что создание ложной памяти возможно. Специалисты произвели генную модификацию клеток в гиппокампе мыши и внедрили в них светочувствительный протеин. После этого включение света начало вызывать у животного дрожь. Эта реакция на условного раздражителя вызвана ассоциативной памятью об опасности и страхе, которых в реальности мышь до этого не испытывала.

Эти исследования помогут детально изучить механику работы памяти человека и объяснить, например, то, почему некоторые люди помнят похищения инопланетянами и прочие опыты.

Открытия команды учёных из МИТ даёт надежду на разработку технических манипуляций человеческой памятью — даже возможность полного стирания травматического опыта или же внедрение новых воспоминаний.

«Генно-модифицированное» топливо

Учёные из Массачусетского технологического института «научили» почвенную бактерию производить жидкое топливо — изобутанол. Они вырастили новый модифицированный вид бактерий, убрав у них несколько генов и взамен внедрив пару других. В результате бактерия смогла конвертировать природную способность превращать углерод в биопластик в умение превращать его же в топливо. Пока это не вышло на промышленный уровень, британский биолог Джон Лав придумал идеальную топливную бактерию E.Coli. За основу взята та, что обитает в кишечнике человека, но c добавлением генов цианобактерии и камфорного дерева. При наилучшем раскладе она сможет конвертировать в топливо сахар, отходы животных и человека. Проект инвестирует Shell, и пока 100 литров бактерии требуется для производства чайной ложки топлива. Однако, по прогнозам учёных, через три года топливо из лаборатории «доберётся» до реальных двигателей.

ДНК-оригами для транспортировки лекарств в организме

Исследователь из Калифорнийского технологического института Пол Ротмунд начал сгибать нити ДНК в двухмерные структуры ещё в 2006 году. Его дело продолжают учёные из Каролинского и Аризонского университетов. Последним удалось заставить ДНК сгибаться в трёхмерные наноструктуры путём изменения схемы соединения в цепи. Все эти игры в оригами с нитями ДНК привели к тому, что учёным удалось фактически создать наноробота, который вполне можно использовать в качестве молекулярного транспорта. «Коробочка» из ДНК также может иметь «замок» из ДНК, который открывается при введении молекулы-ключа. Внутри этой коробочки может быть надёжно спрятан груз, например, токсичное лекарство от рака, которое нужно доставить прямиком в опухоль без угрозы для здоровых тканей.