• Cercetătorii au folosit un cip de siliciu pentru a sintetiza simultan 64 de secvențe ADN diferite
• Platforma controlează reacțiile cu mici curenți electrici și funcționează într-o soluție pe bază de apă
• Metoda enzimatică ar putea reduce dependența de solvenții organici periculoși folosiți în producția convențională
• Echipa a codificat un text de 169 de octeți, demonstrând potențialul stocării datelor în ADN
• Cipul funcționează, dar extinderea este momentan limitată de chimia reacției, nu de electronică

Siliciul a petrecut ultimele decenii calculând, stocând fotografii și punând internetul în buzunar. Cercetătorii de la Harvard i-au găsit acum o meserie mai apropiată de biologie: scrierea ADN-ului.

O echipă coordonată de Donhee Ham, profesor la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, a dezvoltat un cip semiconductor capabil să sintetizeze în paralel 64 de secvențe ADN distincte.

Rezultatele au fost publicate pe 17 iunie 2026 în revista Nature Electronics, în lucrarea „Parallel enzymatic DNA synthesis using a semiconductor chip”. Secvențele obținute au avut între 38 și 39 de nucleotide, dintre care o porțiune de 10–11 nucleotide era diferită de la un punct de sinteză la altul.

Nucleotidele sunt literele alfabetului genetic: A, C, G și T. Ordinea lor formează instrucțiuni biologice, așa cum literele obișnuite pot forma un manual de utilizare, o rețetă sau un roman.

Dispozitivul nu fusese proiectat inițial pentru fabricarea ADN-ului. Arhitectura sa provenea dintr-un cip dezvoltat pentru înregistrarea activității electrice din mii de neuroni. Echipa a păstrat capacitatea de a controla curenți extrem de preciși, dar a înlocuit interfața dedicată celulelor cu electrozi care pot dirija reacții chimice.

Un aparat care fusese construit să asculte conversațiile electrice dintre neuroni a fost recalificat pentru a scrie molecule.

Subiectul a fost prezentat și de AlephTech, într-un material despre cipul Harvard care poate scrie ADN, în contextul apropierii dintre industria semiconductorilor și biotehnologie.

Electricitatea decide unde crește fiecare dintre cele 64 de secvențe

Scrierea ADN-ului seamănă mai mult cu asamblarea unui lanț decât cu imprimarea unei pagini. Fiecare nucleotidă trebuie adăugată individual, în ordinea stabilită de cercetător.

După ce o literă este fixată, capătul lanțului este blocat temporar, pentru ca următoarele nucleotide să nu se atașeze necontrolat. Înainte ca sinteza să continue, acest blocaj trebuie eliminat printr-un proces numit deprotecție.

Cipul Harvard declanșează procesul prin crearea unei mici regiuni acide exact în locul unde trebuie adăugată următoarea literă genetică.

Suprafața dispozitivului include 256 de perechi de electrozi inelari, fiecare pereche putând funcționa ca un punct programabil de sinteză. În demonstrația principală au fost construite 64 de secvențe diferite în paralel.

Electrodul interior injectează curent și produce protoni, reducând local pH-ul. Electrodul exterior trage curentul în direcția opusă și consumă protonii care încearcă să se împrăștie.

Practic, primul electrod aprinde reacția, iar al doilea construiește un gard invizibil în jurul ei.

În fiecare ciclu, software-ul activează doar punctele care trebuie să primească o anumită nucleotidă. Dacă unele secvențe au nevoie de A, iar altele de G, cipul creează modelul electric necesar și deschide reacția numai în zonele potrivite.

După suficiente cicluri, cele 64 de puncte ajung să conțină secvențe diferite, deși toate au fost construite pe aceeași suprafață și în aceeași baie de reacție.

Nu este o imprimantă în sensul tradițional. Nu există cartuș, hârtie sau cap de imprimare care se deplasează. Cipul desenează temporar o hartă a acidității, iar enzimele transformă acea hartă în materie biologică.

Apa promite o producție mai curată, dar vechea chimie rămâne mai rapidă

ADN-ul sintetic este esențial pentru diagnosticul molecular, cercetarea cancerului, editarea genetică, dezvoltarea vaccinurilor și biologia sintetică. Laboratoarele comandă secvențe personalizate pentru a detecta boli, a studia gene sau a programa celule.

Cea mai folosită metodă comercială este sinteza cu fosforamidite. Este o tehnologie matură, capabilă să producă simultan milioane de secvențe, însă folosește solvenți organici periculoși și echipamente industriale aflate, de regulă, în facilități centralizate.

Metoda enzimatică testată la Harvard are loc într-o soluție apoasă și încearcă să reproducă mai fidel modul în care organismele vii asamblează ADN. Apa nu transformă automat procesul într-unul complet lipsit de riscuri sau deșeuri, dar poate reduce dependența de o parte dintre substanțele agresive utilizate în fabricația convențională.

Avantajul potențial este și logistic. Dacă platformele devin suficient de compacte și sigure, laboratoarele ar putea produce local anumite secvențe, fără să le comande de la o fabrică îndepărtată și fără să aștepte zile pentru livrare.

Acesta este însă viitorul posibil, nu produsul prezent.

Cipul Harvard a realizat zeci de secvențe scurte. Industria clasică poate fabrica milioane, iar genele complete sunt mult mai lungi decât fragmentele de 38–39 de nucleotide obținute în experiment.

Cu alte cuvinte, cercetătorii au demonstrat motorul. Fabrica, linia de asamblare și distribuția trebuie încă dezvoltate.

Tehnologia medicală urmează frecvent acest traseu: o demonstrație de laborator trebuie transformată ulterior într-un sistem fiabil, verificabil și suficient de ieftin pentru utilizarea curentă. ZF a analizat același proces de tehnologizare în medicina privată, unde digitalizarea și instrumentele AI au redus durata unor tratamente, dar au venit împreună cu investiții în echipamente, protocoale și personal.

Un mesaj de 169 de octeți deschide drumul către memoria din AND

Cercetătorii nu s-au limitat la producerea unor secvențe biologice. Au folosit cele 64 de fire pentru a codifica un text de 169 de octeți, o demonstrație a conceptului de stocare a datelor în ADN.

Cantitatea este minusculă după standardele informaticii. O singură fotografie realizată cu telefonul poate ocupa milioane de octeți. Experimentul nu urmărea însă să concureze un SSD, ci să arate că datele digitale pot fi transformate într-un set controlat de molecule produse pe cip.

Într-o arhivă ADN, valorile binare 0 și 1 sunt convertite matematic în combinații ale literelor A, C, G și T. Secvențele sunt sintetizate, păstrate fizic și citite ulterior cu ajutorul aparatelor de secvențiere.

ADN-ul este atractiv ca mediu de arhivare deoarece poate concentra cantități uriașe de informație într-un volum foarte mic și poate rămâne stabil perioade îndelungate în condiții adecvate.

Nu este însă un înlocuitor pentru memoria telefonului. Citirea și scrierea sunt prea lente pentru activitățile zilnice, iar costurile rămân ridicate.

Cea mai realistă utilizare ar fi păstrarea datelor „reci”: arhive științifice, documente istorice, colecții video sau informații care trebuie conservate zeci ori sute de ani și accesate rar.

Blocajul major este scrierea. Secvențierea ADN-ului a devenit mult mai rapidă, dar producerea moleculelor necesare unei arhive de mari dimensiuni este încă dificilă și costisitoare.

Aici intră în scenă paralelismul. Un punct de sinteză scrie o singură secvență. Un cip cu mii sau milioane de puncte ar putea lucra simultan la o bibliotecă întreagă.

Cipul a ținut acidul în loc, dar moleculele ajutătoare au evadat

După demonstrația cu 64 de secvențe, echipa a încercat să apropie punctele de sinteză pentru a construi mai multe fire pe aceeași suprafață.

Electronica și-a făcut treaba. Cipul a menținut regiunile cu pH scăzut în jurul electrozilor selectați.

Reacțiile chimice nu au rămas însă la fel de bine izolate.

Aciditatea nu elimină direct grupul care blochează capătul ADN-ului. Ea produce molecule intermediare care realizează deprotecția. Aceste molecule se pot deplasa prin soluție și pot ajunge la punctele învecinate, unde declanșează reacții nedorite.

Cipul a păstrat acidul în țarc, dar muncitorii chimici au sărit gardul.

Autorii studiului spun că următorul pas este dezvoltarea unei chimii în care acidul să elimine mai direct blocajul. O astfel de reacție ar reduce răspândirea intermediarilor și ar permite amplasarea punctelor mult mai aproape unele de altele.

Această limitare este importantă deoarece arată că extinderea nu depinde numai de micșorarea tranzistorilor sau de adăugarea unor electrozi. Biologia și chimia nu urmează automat ritmul legii lui Moore.

Studiul nu anunță o mașină care poate tipări o genă completă pe birou și nici un hard disk molecular gata să intre în magazine. Demonstrează însă o combinație promițătoare: software-ul stabilește modelul, electricitatea controlează reacția, iar enzimele construiesc molecula.

După mai bine de jumătate de secol în care cipurile au manipulat informația sub formă de electroni, siliciul începe să învețe și alfabetul în care viața își păstrează instrucțiunile.

Citește și

• 17 iulie, Ziua Mondială a Emoji-urilor. Cum au devenit emoticoanele nelipsite în comunicarea online? Folosite greșit, te pot duce chiar și în fața instanței
• ChatGPT i-a trimis pe scurtătură, elicopterul i-a adus înapoi: incident în Munții Tatra
• Samsung Health cere acord pentru AI: refuzul poate opri sincronizarea și șterge datele