Reklama
Pulsar - wyjątkowy portal naukowy. Pulsar - wyjątkowy portal naukowy. Zdjęcie Dan Saelinger
Technologia

Wszystkie informacje świata można by zmieścić w jednym kurzym jaju

W jaki sposób DNA gromadzi – i pomnaża – informacje?

Obserwuj nas. Pulsar na Facebooku:

www.facebook.com/projektpulsar

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.


Miliardy lat wcześniej, zanim człowiek wynalazł twarde dyski, ewolucja wybrała DNA do gromadzenia swojej najcenniejszej informacji: kodu genetycznego. Z czasem DNA okazał się tak bardzo użyteczny w tej roli, że dziś wszystkie znane nam formy życia stosują ten sposób kodowania. Wraz z ostatnimi zdobyczami technicznymi, dzięki którym potrafimy „odczytywać” i „zapisywać” DNA, naukowcy próbują zastosować tę pradawną cząsteczkę do gromadzenia nowych rodzajów informacji.

Myśl, że można by wykorzystać DNA do gromadzenia informacji innych niż kod genetyczny jest dyskutowana od dawna. W końcu „zera” i „jedynki” stosowane w kodzie komputerowym zderzają się z granicami fizycznej wydolności. Niedawno jedno z takich zagrożeń dotyczących bezpiecznego przechowywania informacji wyszło na jaw, gdy Myspace – kiedyś bardzo popularna platforma społecznościowa – ogłosiła, że dane z ostatnich 10 lat mogły zostać bezpowrotnie utracone w związku z ich migracją na inny serwer. Długoterminowa ochrona danych to problem ukazujący słabości i niedociągnięcia dzisiejszych technik. Nie chodzi tylko o kwestie związane z pojemnością pamięci – utrzymywanie ogromnych ilości danych wymaga też znacznych nakładów energii.

Właściwości DNA mogą potencjalnie pozwolić ominąć te problemy. Z jednej strony struktura DNA jako podwójnej helisy jest idealnie dostosowana do przechowywania informacji, gdyż znajomość sekwencji na jednej nici automatycznie oznacza, że znamy też komplementarną sekwencję na drugiej. DNA jest także bardzo stabilną cząsteczką. Na przykład w roku 2017 udało się wyizolować i zsekwencjonować DNA z ludzkich szczątków sprzed 8100 lat, choć nie były one przez ten czas przechowywane w idealnych warunkach. Utrzymywane w chłodzie przy niskiej wilgotności DNA mogłoby z pewnością przetrwać znacznie dłużej.

Być może najciekawszym aspektem podwójnej helisy DNA jest jednak to, że może się zwijać, tworząc niezwykle gęstą strukturę. Zważmy – każda ludzka komórka zawiera jądro o średnicy około 0,00001 m. Gdyby jednak rozciągnąć rezydujące w nim DNA, osiągnęłoby długość dwóch metrów. Inaczej mówiąc, gdyby połączyć DNA ze wszystkich naszych komórek, jego sumaryczna długość sięgnęłaby trudnej do wyobrażenia wartości 100 bln metrów. W roku 2014 naukowcy wyliczyli, że teoretycznie można by zgromadzić 455 eksabajtów (trylionów bajtów) w jednym tylko gramie DNA. Jest to milion razy większa gęstość upakowania informacji niż w tradycyjnych twardych dyskach.

Chociaż przechowywanie danych na DNA wydaje się bardzo obiecujące, musimy przezwyciężyć wiele poważnych problemów, zanim będziemy mogli zrezygnować z dotychczasowych sposobów gromadzenia informacji. Nie znaczy to, że DNA nie jest wykorzystywane do takich celów – na przykład w ten właśnie sposób, zamiast na nietrwałej taśmie filmowej, zapisano stare filmy. Całkiem niedawno DNA wykorzystano do wypracowania bezpiecznych terapii genowych, przyspieszenia prac nad lekami przeciwnowotworowymi, a nawet przeprowadzenia pierwszej genetycznej „transmisji na żywo” z organizmu zwierzęcego. Pionierskie badania nad wykorzystaniem DNA dotyczą nie tylko długoterminowego gromadzenia danych, ale także możliwości ich wytwarzania z nieznaną dotąd szybkością.

W skrócie

DNA jest pod wielu względami idealnym nośnikiem do gromadzenia danych, nie tylko informacji genetycznych. Wciąż jednak nie można nim zastąpić tradycyjnych nośników, takich jak twarde dyski.

Postępy w sekwencjonowaniu sprawiły jednak, że w dziedzinach takich, jak inżynieria chemiczna, wykorzystuje się dziś DNA do zapisu danych z nieznaną dotąd szybkością.

Taka „molekularna nagrywarka” używana jest zarówno do „zapisu”, jak i „odczytu” danych. Może to znacząco przyspieszyć opracowywanie nowych leków i metod leczenia chorób.

Nanocząstki i genetyczny kod kreskowy

W ostatnich latach naukowcy coraz częściej wykorzystują DNA jako molekularny nośnik danych otrzymywanych w trakcie prac eksperymentalnych. W wielu przypadkach proces ten obejmuje tworzenie tzw. genetycznego kodu kreskowego (barkodu). Aby oznaczyć i śledzić wyniki danego doświadczenia badacze wykorzystują znane sekwencje DNA służące jako swego rodzaju znaczniki. Na przykład jeden z wyników może być powiązany z sekwencją ACTATC, inny z TCTGAT i tak dalej.

Barkodowanie DNA to technika opracowana na początku lat 90., kiedy to Richard Lerner i zmarły już Sydney Brenner (obaj pracujący wówczas w Scripps Research Institute) zaproponowali ją jako metodę śledzenia reakcji chemicznych. Ich pomysł był nadzwyczaj nowatorski, lecz wyprzedzał swój czas, gdyż nie były jeszcze znane techniki łatwego i przede wszystkim taniego odczytywania sekwencji DNA. Potencjał tej metody dostrzeżono dopiero wówczas, gdy wielu naukowców dokonało istotnych odkryć na polu chemii nukleotydów, fizyki mikrofluidów i w innych dziedzinach, które wspólnie pozwoliły wypracować metodę zwaną sekwencjonowaniem nowej generacji. Przełom nastąpił w roku 2005, gdy udało się odczytać sekwencję 25 mln zasad DNA w ciągu trwającego cztery godziny doświadczenia.

Metoda sekwencjonowania nowej generacji jest wciąż rozwijana i udoskonalana; dziś można z łatwością odczytywać jednocześnie miliony sekwencji DNA, dzięki czemu da się w jednym czasie przeprowadzać i analizować tysiące eksperymentów.

Pierwszymi, którzy zastosowali barkodowanie DNA na dużą skalę, byli biolodzy, ale w miarę postępów tej techniki dołączyli do nich badacze z wielu innych dziedzin, takich jak inżynieria chemiczna czy materiałoznawstwo. Na przykład w moim laboratorium w Georgia Institute of Technology i Emory University inżynierowie wykorzystują kod kreskowy DNA do opracowywania nowych nanocząstek, które byłyby zdolne do bezpiecznego transportowania leków wprost do zainfekowanych lub chorych komórek. Nanotechnologia, opierająca się głównie na inżynierii chemicznej i fizycznej, może wydawać się bardzo odległa od DNA, ale jeśli potraktować ten związek jako środek do śledzenia i zapisu danych, jego użyteczność w tych badaniach staje się oczywista.

Jednym z kluczowych problemów przy zastosowaniu nanotechnologii jest fakt, że wciąż znacznie łatwiej zaprojektować działanie skutecznej terapii, niż ją zrealizować i ocenić jej efekty. Dzieje się tak dlatego, że kształt, wielkość, ładunek elektryczny, skład chemiczny i wiele innych zmiennych poszczególnych nanocząstek mogą wpływać na ich skuteczność i zdolności do transportowania leków do chorych komórek. Dodatkowo wszystkie te czynniki wpływają wzajemnie na siebie, co sprawia badaczom kłopoty w przewidywaniu, która z nich okaże się najskuteczniejsza. Najprościej byłoby oczywiście każdą z nich poddać osobnej ocenie, ale z danych podawanych przez koncerny farmaceutyczne opracowujące nanocząstki dla leków opartych na RNA wynika, że ta metoda jest bardzo kosztowna i może pochłonąć setki milionów dolarów, zanim przyniesie oczekiwane rezultaty.

Zdolność DNA do gromadzenia danych może przynosić ogromne korzyści. Aby zwiększyć liczbę badanych nanocząstek, możemy zaprojektować ich tysiące o różnych strukturach chemicznych – np. dużych, dodatnio naładowanych kul lub małych trójkątów o ujemnym ładunku – i każdej z nich przypisać osobny „kod kreskowy”. I tak nanocząstka nr 1, o chemicznej strukturze 1, miałaby barkod DNA 1. Nanocząstka 2 o strukturze chemicznej 2 miałaby barkod DNA 2, itd. Powtarzając ten proces wielokrotnie, nadajemy każdej z nanocząstek odrębny molekularny znacznik DNA. Następnie możemy zastosować setki tych nanocząstek do transportu leków do komórek. Aby zidentyfikować najskuteczniejsze nanocząstki, wykorzystujemy sekwencjonowanie DNA, określając wartość liczbową barkodów wewnątrz komórek.

Tempo zmian w dziedzinie nanomedycyny zadziwia. W „tradycyjnych” doświadczeniach w mojej dziedzinie otrzymujemy od jednego do pięciu wyników podczas jednego eksperymentu. Moje laboratorium ma nadzieję do końca 2019 roku sprawdzić, jak 500 różnych nanocząstek dostarcza leki do 40 różnych typów komórek, co jest odpowiednikiem równoczesnego przeprowadzenia 20 tys. eksperymentów. Aby ukazać właściwą skalę takiego przedsięwzięcia, wystarczy powiedzieć, że oznacza to skrócenie do tygodnia badań, które przy aktualnym stanie stosowanych metod, zajmują około 10 lat.

By tego dokonać, potrzebowaliśmy utworzyć specjalny mechanizm zdolny do monitorowania jakości danych, a także pozwalający na statystyczną analizę naszych wyników. W pierwszym rzędzie sprawdziliśmy, na ile wyniki jednego doświadczenia przewidywały rezultaty kolejnego. Gdy już znaliśmy dostatecznie dużo danych i byliśmy pewni, co do ich wiarygodności, postanowiliśmy sprawdzić metodami statystycznymi, czy niektóre z cech nanocząstek – takich jak wielkość – miały wpływ na ich zdolność dostarczania leków do docelowych tkanek. Okazało się, że to skład chemiczny nanocząstek, a nie ich wielkość, wpływał na tę ich zdolność. Mamy nadzieję, że dzięki tym wynikom uda nam się szybciej odkryć bezpieczne metody terapii genowej i to przy mniejszych nakładach finansowych. Jednym z naszych celów jest odkrycie takich nanocząstek, które potrafiłyby precyzyjnie dostarczać leki zabijające komórki nowotworowe, co pozwoliłoby uniknąć przykrych działań niepożądanych, takich jak mdłości i wypadanie włosów, które często towarzyszą dzisiejszym terapiom.

Pewne sukcesy już odnieśliśmy. W roku 2018, wykorzystując ogromne bazy danych wytworzonych w eksperymentach z barkodowaniem DNA, bardzo szybko zidentyfikowaliśmy nowe nanocząstki potrafiące dostarczać leki do komórek śródbłonka wyścielających naczynia krwionośne, a także do wielu rodzajów komórek układu odpornościowego, który odpowiada za walkę z patogenami i innymi ciałami obcymi. To odkrycie pozwoli być może zmienić dotychczasowe terapie, umożliwiając nam modulowanie aktywności białek w komórkach układu odpornościowego, które dziś wydają się oporne na wszelkie leki. Po opublikowaniu artykułów w różnych czasopismach, m.in. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Advanced Materials i Journal of the American Chemical Society w 2018 i 2019 otrzymaliśmy wsparcie od innych genetyków medycznych i byliśmy w stanie założyć GuidRx – firmę barkodowania zajmującą się skutecznymi metodami terapii genowej.

Śledzenie nanocząstek z pomocą barkodów DNAIlustracja Jen ChristiansenŚledzenie nanocząstek z pomocą barkodów DNA

Barkodowanie DNA jest dziś popularną techniką znajdującą zastosowanie w najróżniejszych sytuacjach i w najrozmaitszy sposób. Jednym z przykładów jest biologia nowotworów, która zajmuje się wpływem mutacji genowych na powstawanie nowotworzenia i wynajdowaniem nowych leków do zwalczania raka. Oporność na leki pozostaje tutaj najważniejszym wyzwaniem: pacjenci z początku często zgłaszają poprawę, ale z czasem komórki nowotworowe przestają reagować na leki.

Naukowcy z laboratorium Todda Goluba na Harvard University wykorzystują barkodowanie DNA do badania takiej oporności. W roku 2016 opisali, jak skłonili wirusa do trwałego włączenia barkodu DNA do genomu komórek rakowych. Komórki typu A otrzymały barkod A, komórki typu B – barkod B i tak dalej. Naukowcy zmieszali następnie różne komórki, umieścili je na szalce Petriego i traktowali lekami przeciwnowotworowymi.

Jeśli dany lek zabijał lub hamował wzrost komórki, wówczas nie dochodziło do jej podziału. Jeśli jednak komórka nabierała oporności, zaczynała szybko się dzielić. W ten sposób z czasem względna obfitość barkodu sekwencji A wzrastała (jeśli komórka typu A stawała się oporna na lek) lub zmniejszała się (jeśli komórka A była zabijana). Sekwencjonując wszystkie barkody komórek, które przeżywały, badacze mogli precyzyjnie oszacować, w jakim stopniu różne typy komórek reagowały jednocześnie na działanie leku.

Pod koniec tego roku w laboratorium Monte Winslowa na Stanford University zastosowano barkodowane komórki trzustki do testowania leków przeciwdziałających przerzutom komórek nowotworowych. Naukowcy z pomocą wirusa oznaczyli „kodem kreskowym” każdą z linii komórkowych, a następnie umieścili je w odrębnych pojemnikach, gdzie były poddawane działaniu leków przeciwnowotworowych. W ten sposób lek nr 1 skojarzono z barkodem 1. Zaraz potem badacze wprowadzili komórki do krwiobiegu, a następnie zbadali, które z nich dostały się do płuc. Analizując częstość występowania poszczególnych barkodów, badacze byli w stanie określić skuteczność leków.

W trzecim doświadczeniu naukowcy z Broad Institute w MIT i Harvard University wykorzystali barkodowanie DNA do zbadania, jaki wpływ mają wszystkie geny w genomie na rozwój konkretnego nowotworu. Najpierw namnażali komórki i umieszczali je razem na dużej szalce. Następnie z pomocą edytowania genów aktywowali (lub, przeciwnie, uciszali) kolejno każdy z genów w genomie. Sekwencję genu, którego ekspresja została zmieniona, uznawano za „kod kreskowy”. Poddając komórki działaniu leków przeciwnowotworowych i sekwencjonując ich DNA, naukowcy mogli z czasem zdobywać wiedzę na temat wpływu każdego z genów w genomie na oporność.

W przykładach tych DNA jest cząsteczką zarówno wytwarzającą dane – wszystkie doświadczenia są bowiem wykonywane jednocześnie – jak i je gromadzącą, gdyż do analizowania „kodów kreskowych” DNA używa się sekwencjonowania nowej generacji. Implikacje takiego podejścia są zadziwiające: ta sama technika może być zastosowana do chorób autoimmunologicznych, neurologicznych i zaburzeń układu sercowo-naczyniowego. Można w prosty sposób ocenić potęgę metody „kodu kreskowego” DNA: w przytoczonych wcześniej przykładach zastąpmy słowo „nowotwór” przez jakąś inną chorobę lub słowo „oporność” przez jakąkolwiek reakcję na leki. W ten sposób barkodowanie DNA staje wstępnym etapem testowania leków przeciwnowotworowych, przyspieszając drogę do opracowania skutecznych metod do terapii.

Odczyt vs zapis

Barkodowanie opiera się na „odczycie” znanych sekwencji DNA. Do niedawna jednak nie był w praktyce możliwy „zapis” sekwencji DNA. Mówiąc ogólnie, myślę o zapisywaniu na nośniku DNA innych form informacji, takich jak obrazy, filmy lub zjawiska biologiczne w postaci sekwencji, które mogą być gromadzone do późniejszego odczytu. Wiele z tych nowych metod zapisu wykorzystuje technikę edytowania genów opartą na odpowiednio zmodyfikowanej technologii CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – zgrupowane, regularnie rozproszone, krótkie, powtarzające się sekwencje palindromiczne). W wielu z najnowszych odkryć genetycznych korzysta się z tej naturalnej metody obrony bakterii przed atakami wirusów. Wirusy atakują bakterie, przyłączając się do powierzchni ich komórek, a następnie wprowadzając do ich wnętrza wirusowe DNA lub RNA. Aby „zapamiętać” swojego wroga i zabezpieczyć się przed przyszłymi atakami, u bakterii powstał system CRISPR, który identyfikuje wirusowe DNA lub RNA i wstawia krótkie sekwencje DNA do własnego genomu. Innymi słowy, bakterie „zapisują” („nagrywają”) historię ataków wirusowych, aby się przed nimi bronić.

Podwójna helisa DNA jest idealnym nośnikiem danych. Wciąż jednak nie może jeszcze zastąpić tradycyjnych twardych dysków.Getty ImagesPodwójna helisa DNA jest idealnym nośnikiem danych. Wciąż jednak nie może jeszcze zastąpić tradycyjnych twardych dysków.

Wykorzystując ten mechanizm, Seth Shipman, pracujący wówczas w laboratorium genetyka z Harwardu George’a Churcha, a dziś zatrudniony na University of California w San Francisco, zastosował CRISPR do zapisu obrazów ludzkiej ręki bezpośrednio w genomie Escherichia coli. Aby tego dokonać, Shipman wraz ze współpracownikami najpierw dokonali ekspresji dwóch białek: Cas1 i Cas2. Oba te białka potrafią rozpoznać określoną sekwencję nukleotydów DNA i wprowadzić ją do genomu. Następnie badacze dostarczyli E. coli sekwencje DNA kodujące określone piksele, które – ułożone w odpowiedniej kolejności – tworzyły obraz ręki. W ten sposób naukowcy musieli przypisać sekwencjom DNA różne rodzaje informacji. Na przykład, w jednym przypadku każdej literze A, C, G i T odpowiadał odrębny piksel koloru, a towarzysząca mu sekwencja barkodu DNA zapisywała przestrzenną pozycję tego pikselu w obrębie całego obrazu.

Sekwencjonując potem DNA E. coli, autorzy odtworzyli oryginalny obraz z ponad 90-procentową dokładnością. Następnie powtórzyli to doświadczenie, ale z pewnymi zmianami: dodawali DNA w różnych odcinkach czasowych i zastosowali metodę analizowania pozycji zapisanych sekwencji DNA względem siebie. Określając teraz, czy dana sekwencja pojawiła się w genomie E. coli wcześniej czy później, byli w stanie utworzyć serię kolejnych obrazów, a więc zakodowany ruch. W ten sposób zapisali w formacie GIF początkowy fragment pierwszego filmu wyprodukowanego w roku 1878 przez Eadwearda Muybridge’a, przedstawiającego galopującego konia. W artykule z roku 2017 ogłosili, że udało im się odtworzyć słynny film Muybridge’a za pomocą jedynie sekwencji genomu bakteryjnego.

W kolejnym kroku naukowcy z pracowni Randalla Platta w Eidgenössische Technische Hochschule w Zurichu (ETH Zurich) dokonali ważnego odkrycia, że można do tej roboty zaprząc molekularnego kuzyna DNA – mRNA. Zamiast zapisywać obrazy za pomocą nienaturalnych sekwencji DNA autorzy wykorzystali CRISPR od innego gatunku bakteryjnego, by stworzyć tzw. żyjący zapis autentycznej ekspresji genów w postaci mRNA bakterii. Kombinacja wszystkich mRNA w komórce określa, które białka są produkowane, a tym samym odpowiada za wszystkie jej funkcje.

Aby zapisać mRNA wytwarzany przez komórkę w kolejnych momentach, badacze z pracowni Platta najpierw przeanalizowali CRISPR-Cas z wielu różnych szczepów bakteryjnych. Pozwoliło im to zidentyfikować białka zdolne „tłumaczyć” naturalny mRNA na DNA i zapisanie ich w genomie. Wykazali też, że zdolność taką wykazują białka Cas1 i Cas2 u bakterii Fusicatenibacter saccharivorans. W serii eleganckich doświadczeń i z pomocą wyspecjalizowanych wirusów zespół ten wykazał w roku 2018, że w komórkach zapisało się w precyzyjny sposób, czy były one uprzednio wystawione na działanie stresu tlenowego, kwasów, a nawet herbicydów.

Wyniki te były niezwykle inspirujące, gdyż pokazywały, że geny, które w naturalny sposób są aktywowane w komórce w określonym momencie, mogą pozostawiać w genomie ślad swojej aktywności do późniejszej analizy. W miarę jak technika opracowana w laboratorium Platta jest doskonalona, staje się coraz bardziej prawdopodobne, że taki zapis komórkowy w przyszłości się upowszechni. Umożliwi to naukowcom śledzenie, jak dochodzi do nowotworzenia komórek, jak reagują one na zakażenia, a nawet jak się starzeją.

DNA czy twarde dyski?

Teraz, gdy DNA coraz częściej używany jest do generowania, śledzenia i zapisu informacji i to na wielu nowych polach, pojawia się oczywiste pytanie, czy stanie się konkurencją dla tradycyjnych urządzeń zapisu danych elektronicznych i będzie zdolne do gromadzenia wszystkich wytwarzanych przez ludzi informacji. Na razie odpowiedź brzmi – nie; twarde dyski i urządzenia pamięci typu flash znacznie lepiej sobie radzą z przechowywaniem informacji niż nawet najbardziej zaawansowane systemy DNA.

Ale podobnie, jak wszelkie techniki, tradycyjne urządzenia do przechowywania danych mają swoje ograniczenia. Zajmują sporo miejsca i potrzebują do pracy specyficznych warunków – nawet najtrwalsze z nich nie dają gwarancji, że będą skuteczne po upływie dziesięcioleci. A to oznacza, że już wkrótce w obliczu lawinowo przyrastającej ilości danych mogą okazać swoją słabość.

Inaczej jest z DNA: w odpowiednich warunkach może przetrwać bez zmian przez dziesiątki tysięcy lat. Już dziś rutynowo przechowuje się je w temperaturach od -20 do -80°C, ale może także przetrwać w warunkach skrajnego gorąca, w których elektronika całkowicie zawodzi. W roku 2015 Robert Grass i Wendelin Stark (obaj na ETH Zurich) wykazali, że przechowywane w krzemie DNA wytrzymuje przez tydzień temperaturę 70°C, nie zmieniając w tym czasie sekwencji nukleotydów. I chociaż twarde dyski mogą pomieścić do jednego terabajta danych na powierzchni 6,5 cm2, to niedawne szacunki mówią, że do upakowania wszystkich danych wytwarzanych przez całą ludzkość wystarczyłby niecały kilogram DNA.

Aby upowszechnić metodę zapisu danych w DNA, trzeba będzie jeszcze przezwyciężyć poważne bariery techniczne. Odczytywanie informacji na twardym dysku jest właściwie natychmiastowe, w przypadku DNA jest potrzebne jego sekwencjonowanie, co obecnie wymaga co najmniej kilku minut, a może przeciągnąć się do wielu godzin. A pomimo wielkich postępów osiągniętych w ostatnich latach sekwenatory są duże i jest wciąż – w porównaniu z twardymi dyskami – kosztowne.

Te techniczne bariery to niejedyne problemy, z którymi będziemy musieli się uporać, zanim zapis danych na DNA okaże cały swój potencjał. Upowszechnienie sekwencjonowania DNA będzie również oznaczać łatwość w śledzeniu ludzi, nie wspominając już o problemach z bezpieczeństwem danych. Sekwencjonowanie DNA jest już dziś stosowane przez policję amerykańską, często bez należytego zabezpieczenia. Pobierając DNA od więźniów – często osadzonych za niewielkie przestępstwa – policja gromadzi ogromne bazy danych. Niektórzy uważają, że to współczesny odpowiednik gromadzenia odcisków palców, ale nie jest to do końca prawdą. Odciski palców pozwalają identyfikować pojedynczą osobę, a DNA dają informację o całej jej rodzinie. W Chinach, pod pretekstem programu zdrowotnego, władza zgromadziła już informacje genetyczne od prawie 36 mln ludzi. Wśród nich wielu to Ujgurzy – jawnie dyskryminowana muzułmańska grupa etniczna. Nie ma pewności, do jakich celów władze wykorzystają te informacje.

Na razie obawy te dotyczą informacji genetycznych konkretnych ludzi i sposobów ich zabezpieczenia. Jeśli jednak w przyszłości DNA posłuży do gromadzenia znacznie szerszej kategorii danych – takich jak historie chorób, umowy prawne czy aktywności w Internecie – pojawią się całkiem nowe zagrożenia. Jeśli tak wiele danych może być zgromadzone na tak niewielkiej przestrzeni, jak i gdzie je umieścić, by ustrzec się przed nadmierną ich koncentracją w jednym miejscu? Nawet gdyby udało się znacząco udoskonalić odczyt tych danych, jak zachować łatwość w dostępie do nich bez narażania się na niebezpieczeństwo ich zhakowania lub przypadkowej utraty?

Kiedy myślę, jak trudne wyzwania stoją przed nami – zarówno natury technicznej, jak moralnej – ogarnia mnie czasem zniechęcenie. Myślę wtedy o wyczynie braci Wright, bo urodziłem się w tym samym mieście w Ohio, gdzie i oni. Ich pierwszy lot trwał 12 s i udało im się pokonać 37 m. 66 lat później, nie korzystając jeszcze z dobrodziejstw dzisiejszej informatyki, ludzie wylądowali na Księżycu. Pozwala to mi z optymizmem myśleć, że w ciągu kilku dziesięcioleci zdołamy wykorzystać możliwości tkwiące w DNA i – zdając sobie sprawę z zagrożeń, jakie się z tym wiążą – zrobimy wszystko, by wynikłe stąd dobro przeważyło nad złem.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej

  • Next-Generation Digital Information Storage in DNA. George M. Church i in. Science, tom 337, s. 1628; 28 wrześniaa 2012.
  • Transcriptional Recording by CRISPR Spacer Acquisition from RNA. Florian Schmidt i in. Nature, tom 562, s. 380–385; 18 października 2018.
  • Barcoding Chemical Modifcations into Nucleic Acids Improves Drug Stability In Vivo. Cory D. Sago i in. Journal of Materials Chemistry B, tom 6, nr 44, s. 7197–7203; 28 listopada 2018.
Świat Nauki 7.2019 (300335) z dnia 01.07.2019; Biotechnologia; s. 64
Reklama