호박색 폴리머는 DNA와 디지털 파일의 장기 저장을 가능하게 한다.

MIT 연구원들은 전체 인간 게놈이나 사진과 같은 디지털 파일을 포함하여 DNA의 장기 저장에 사용할 수 있는 유리질의 호박색 폴리머를 개발했다.

연구진은 “DNA 염기서열 분석 비용의 급격한 감소로 인해 게놈 정보를 밝히고, 유전 질환 치료법을 개발하고, 새로운 생물학적 위협을 추적하기 위한 핵산 수집에 대한 수요가 높아졌다.”고 말했다.

DNA를 저장하는 대부분의 최신 방법은 값비싼 동결 온도를 요구하며 세계 여러 지역에서는 실현 가능하지 않다. 새로운 폴리머는 열이나 물로 인한 손상으로부터 분자를 보호하면서 실온에서 DNA를 저장할 수 있다.

전 MIT 박사후 연구원인 제임스 바날(James Banal)은 "DNA를 냉동하는 것이 DNA를 보존하는 가장 좋은 방법이지만 비용이 많이 들고 확장성이 없다."고 말한다. “우리의 새로운 보존 방법은 DNA에 디지털 정보를 저장하는 미래를 주도할 수 있는 기술이 될 것이라고 생각한다.”

연구진은 이 폴리머를 사용하여 DNA 서열을 저장할 수 있으며 DNA를 손상시키지 않고 폴리머에서 쉽게 제거할 수 있음을 보여주었다.

바날과 MIT 화학과 A. 토마스 게르틴 교수인 예레미야 존슨(Jeremiah Johnson)은 미국 화학 학회지에 게재된 이번 연구의 수석 저자이다.

DNA 캡처

DNA는 이 디지털 정보를 매우 높은 밀도로 저장할 수 있는 방법을 제공한다. DNA로 가득 찬 커피 머그는 전 세계의 모든 데이터를 저장할 수 있다. DNA는 또한 매우 안정적이며 합성 및 서열 분석이 상대적으로 쉽다.

연구진은 스티렌과 가교제로 열경화성 폴리머를 만들기로 결정했는데, 이는 "가교 폴리스티렌"이라고 불리는 호박색 열경화성을 형성한다. 이 열경화성 수지 또한 매우 소수성이므로 습기가 DNA에 들어가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

연구진은 “석회화된 광물이나 유리질 호박에 화석화된 생물학적 표본을 수천 년 동안 보존한 것에서 영감을 받아 분해 가능한 유리질 폴리머 네트워크에 DNA를 저장하는 방법인 T-REX(열경화성 강화 제로 보존)를 제시한다.”고 말했다.

정보 저장

연구진은 이러한 폴리머를 사용하여 수십 개의 뉴클레오티드부터 전체 인간 게놈(50,000개 이상의 염기쌍)까지 다양한 길이의 DNA를 캡슐화할 수 있음을 보여주었다. DNA를 저장했다가 제거한 후, 연구자들은 DNA 서열을 분석한 결과 오류가 발생하지 않았음을 발견했다. 이는 모든 디지털 데이터 저장 시스템의 중요한 특징이다.

연구진은 또한 열경화성 폴리머가 최대 섭씨 75도(화씨 167도)의 온도에서도 DNA를 보호할 수 있음을 보여주었다. 그들은 현재 폴리머 제조 과정을 간소화하고 장기 보관을 위해 캡슐로 만드는 방법을 연구하고 있다.

게놈 저장

그들이 구상하는 가장 초기의 응용은 맞춤형 의학을 위한 게놈을 저장하는 것이며, 그들은 또한 미래에 더 나은 기술이 개발됨에 따라 이렇게 저장된 게놈이 추가 분석을 거칠 수 있을 것으로 예상한다.

이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)의 자금 지원을 받았다.