DNA加密为工程细胞装上“基因保险锁”

美国佐治亚理工学院与麻省理工学院科学家,为工程细胞打造了一款“基因保险锁”。最新发表于《科学进展》杂志的这项新技术,如同一把精密的DNA密码锁:加密时,细胞内的基因序列被有序打乱,核心指令暂时失效,外界既无法读取,也无法利用;解密时,则需经过一系列严苛的生化步骤,才能恢复原有功能。

团队模拟了黑客攻击,测试这把“基因锁”的强度。结果显示:随机猜中密码的成功率仅为0.2%,非常接近0.1%的理论极限。

团队借鉴网络安全理念,利用细胞自身的生物安全机制,在DNA层面筑起防线。他们组建了“设计组”(蓝队)与“解密组”(红队),开展情景模拟攻防。蓝队先将一个包含启动子和目标基因的完整单元,拆分成多个片段,打乱顺序,甚至将部分片段反转方向。同时,在片段周围放置特殊的DNA序列——重组酶附着位点,为后续恢复信息预留线索。解密时,他们用一系列特定化学物质触发细胞机制,让细胞自行将混乱的DNA重新排列,恢复功能。

他们用9种不同化学物质构建了一个“生物键盘”,每种物质代表一个数字输入。通过两两组合,在不引入新物质的情况下,他们将有效密码扩展到45种。他们还增设了“安全惩罚”机制:一旦有人篡改系统,细胞会释放毒素,令非法入侵几乎无从下手。

随后,未参与加密过程的红队以道德黑客身份登场,试图攻入系统、窃取隐藏的基因信息,但只有输入完全正确的密码才能解锁。结果显示,未经授权者猜中密码的几率仅0.2%

团队表示,这种生物锁的强大性能,标志着生物安全的一次范式转变:遗传物质不再依赖外部防护,而是由DNA内部的安全算法自我守护,让遗传资产“成为自己的保护者”。

本文采编:CY
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