Cientistas de Harvard transformaram um chip de silício numa máquina de escrever ADN
Investigadores de Harvard criaram um chip de silício capaz de escrever 64 sequências de ADN diferentes ao mesmo tempo, utilizando água e correntes elétricas, oferecendo assim uma alternativa mais ecológica ao processo atual, que envolve o uso intensivo de produtos químicos.
O ADN sintético está na base de uma grande parte da medicina e da ciência modernas — diagnósticos, engenharia genómica, investigação sobre o cancro, e tudo isto depende da capacidade de produzir sequências de ADN personalizadas a pedido.
A forma habitual de o fazer recorre a um processo químico conhecido que funciona em grande escala. No entanto, este processo depende de solventes orgânicos perigosos e tem de ser realizado em instalações especializadas e centralizadas, o que limita quem o pode fazer e onde.
Há já algum tempo que os cientistas se têm interessado pela síntese enzimática de ADN como alternativa a este método. Utilizando água, este método funciona de forma mais semelhante à maneira como as células vivas constroem naturalmente o ADN, mas as tentativas anteriores só tinham conseguido produzir cerca de uma dúzia de sequências de uma só vez.
No entanto, um novo estudo liderado por uma equipa de investigação de Harvard aumentou agora esse número para 64, cada uma com um comprimento de até 39 nucleótidos, utilizando um chip de silício e correntes elétricas cuidadosamente controladas.
Um chip que começou por estudar neurónios
O curioso neste chip é que não foi de todo concebido para o ADN – foi originalmente construído por Jeffrey Abbott, um antigo doutorando no laboratório de Donhee Ham na Escola de Engenharia de Harvard, para registar a atividade elétrica no interior de grandes populações de células cerebrais. Após redesenhar os elétrodos de superfície, a equipa percebeu que o mesmo controlo preciso da corrente poderia ser redirecionado dos neurónios para as moléculas.
"A certa altura, perguntámo-nos se esse mesmo controlo de corrente poderia ser redirecionado das células para as moléculas, substituindo os elétrodos voltados para os neurónios por pares de elétrodos em anel capazes de determinar o pH para a síntese de ADN", explicou Ham. "Funcionou."
A superfície do chip possui 64 locais de síntese, cada um com dois elétrodos em anéis concêntricos que rodeiam moléculas de ADN ancoradas. Quando um local é ativado, o elétrodo interior gera protões que reduzem o pH local e desencadeiam a ligação do bloco de construção seguinte.
O elétrodo exterior absorve quaisquer protões que se desloquem para o exterior, mantendo a reação confinada a esse único ponto. A repetição do processo ao longo de vários ciclos permite construir 64 sequências únicas de forma independente.
Onde a química se torna um obstáculo
A equipa também tentou aproximar mais os locais para aumentar ainda mais a escala e, embora o próprio chip tenha conseguido confinar o pH com precisão, a química falhou. A etapa de desproteção — que remove um grupo bloqueador entre cada ronda de construção — gera moléculas intermédias que podem deslocar-se para locais vizinhos e causar reações indesejadas, o que limita o quão próximos os locais podem ser espaçados.
"O chip fez o que lhe pedimos: localizou o pH baixo nos locais selecionados", afirmou o coautor principal Han Sae Jung. "A limitação advinha da química de desproteção, não do silício."
Os investigadores também utilizaram as suas 64 sequências para codificar um texto de 169 bytes como prova de conceito para o armazenamento de dados em ADN, o que continua a ser um objetivo a longo prazo, uma vez que o ADN é extraordinariamente compacto e duradouro como meio de armazenamento.
Outro coautor do estudo, Woo-Bin Jung, afirmou que, se a síntese paralela pudesse ser ampliada para muito além das 64 sequências, a síntese enzimática em água "poderia oferecer uma via ecológica para a gravação de ADN em muito grande escala".
No entanto, a química terá de evoluir para acompanhar o chip antes que isso se torne possível, afirmou.
Referência da notícia
Harvard SEAS via ScienceDaily. (2026). Harvard scientists turn a silicon chip into a DNA writing machine.