Создана система ДНК-маркировки, заменяющая штрих-код

МОСКВА, 3 ноя — РИА Новости. Американские ученые разработали технологию молекулярной маркировки на основе ДНК, которая может заменить существующие системы штрихкодирования. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Системы маркировки товаров и изделий, такие как радиочастотные метки, сканируемые штрих-коды и QR-коды, сегодня распространены повсеместно в розничной торговле, производстве, логистике и здравоохранении. Но у существующих систем есть недостатки, которые не позволяют их применять в целом ряде случаев, так как коды легко повредить, удалить или подделать.

Специалисты из Высшей школы информатики и инженерии Университета штата Вашингтон в Сиэтле и компании Microsoft предложили более гибкую, компактную и надежную систему молекулярной маркировки на основе ДНК.

Суть новой системы, получившая имя Porcupine ("Дикобраз"), заключается в том, что молекулярный "штрих-код" в виде обезвоженных цепей синтетической ДНК сначала наносится на поверхность, а потом считывается с помощью портативного устройства с нанопорами.

От своих аналогов, других систем молекулярной маркировки она отличается компактностью и быстротой обработки. Основываясь на последних разработках в области технологий секвенирования ДНК, авторы разработали недорогой и удобный дизайн оборудования.

"Молекулярная маркировка — не новая идея, но существующие методы сложны и требуют доступа в лабораторию, что исключает множество реальных сценариев, — приводятся в пресс-релизе университета слова первого автора статьи Кэтрин Дорощак (Kathryn Doroschak). — Мы разработали первую портативную систему сквозной молекулярной маркировки, которая обеспечивает быстрое масштабное кодирование и декодирование и которая более доступна".

© Kathryn Doroschak/University of Washington

Схема работы системы молекулярной маркировки на основе ДНК

Схема маркировки Porcupine основана на наборе отдельных нитей ДНК, называемых молекулярными битами — молбитами, которые играют роль нулей и единиц традиционного двоичного кода. Каждый молбит содержит одну из 96 уникальных последовательностей, выбранных из набора заранее определенных фрагментов ДНК. Эти фрагменты затем хорошо разделяются в нанопорах и считываются ДНК-сканером.

Известно, что чтение и запись ДНК обходятся дорого. Авторы разработки решили эту проблему, заранее создав набор готовых фрагментов ДНК, которые можно смешивать друг с другом для быстрого и простого создания новых тегов. После первоначальной сборки меток молбиты обезвоживаются, что защищает их от загрязнения другими ДНК, присутствующими в окружающей среде, и обеспечивает их сохранность. Чтобы прочитать данные, пользователь повторно гидратирует тег и "сканирует" его портативным устройством с нанопорами.

"Мы намеренно разработали нашу систему так, чтобы она была модульной и расширяемой, — объясняет еще один автор исследования профессор Карин Штраус (Karin Strauss) из Microsoft. — С 96 начальными кодами Porcupine может производить примерно 4,2 миллиарда уникальных меток без ущерба для надежности при считывании".

Еще одно преимущество системы Porcupine заключается в том, что молбиты чрезвычайно маленькие, их длина составляет всего несколько сотен нанометров. Это делает их удобными для отслеживания мелких предметов или нанесения на гибкие поверхности, которые не подходят для обычных методов маркировки.

По мнению авторов, невидимые невооруженным глазом метки идеально подходят для маркировки важных документов, например, бюллетеней для голосования.