OSM（發音為令人敬畏）硬件在空間中進行DNA

OSM代表專為微皰疹使用的寡核苷酸合成器，這意味著它是在空間中進行任意DNA鏈（中等長度）的裝置。令人驚嘆的呃？在過去的八個月裡，我一直在這個項目，這是一個美妙的沙客團隊，作為斯坦福學生空間倡議的一部分，我想分享我們正在做的事情，我們已經完成了什麼，以及我們要去的地方。

為什麼空間？好吧，首先，空間很酷。但更嚴重的是，在太空中獲得任意DNA可以加速在血清域內的研究，以及轉基因工程群體生產物質的能力（在火星殖民地上發言）可能意味著死亡和救生射擊之間的差異。簡而言之，很難預測，確切的DNA可能需要在手之前進行研究或實際使用。

首先，隨著哈帕迪在生物學術語上有點輕，我們需要在潤滑溝通方式的方式下獲得一點詞彙。如果你有博士學位。在合成生物學中，您可能希望跳過本節。否則，這裡有五個快速的術語，使你的大腦更大如此留在我身邊！

脫氧核糖核酸（DNA）

由於DNA是該項目的重點，因此在進行之前，可以理解DNA是至關重要的。但是，由於大多數人在高中生物學課程中看到DNA，我將保持簡潔簡單。

首先，DNA是由核苷酸組成的聚合物。核苷酸是DNA的結構塊，由四種核鹼基 – 胞嘧啶（C），鳥嘌呤（G），腺嘌呤（A）或胸腺嘧啶（T） – 一種稱為脫氧和磷酸鹽基團的結構塊。不同的核苷酸可以在不同的核苷酸分子結合到不同的DNA上的相應核苷酸（a至t; c至g）。如果DNA股線上的鹼是鹼對另一鏈的鹼基，則兩種聚合物可以結合併形成雙鏈DNA。還有一個注：DNA有兩種不同的目的：三個素數（3’）末端和五個主要端（5’）。

寡核苷酸（AH-LI-GO-NEW-KLEE-O-ride）
寡核苷酸是短的DNA或RNA分子，並且在一般研究，遺傳檢測和生物工程中非常有用。寡核苷酸的長度（寡核苷酸短）通常在具有30個鹼基的寡核苷酸的情況下表示為30-MER或D30。一股DNA是否必須被認為是寡核苷酸的短暫？好吧，當我們……讓我們在DNA合成中說不那麼擅長，寡核苷酸牢固地在2-50範圍內。然而，隨著磷酰亞胺石的出現（無機DNA合成方法），寡核苷酸的長度可以為2-1000 +鹼基。

均聚物
僅包含一種類型的鹼（例如與AgTctG而不是AAAAAA）包含的寡核苷酸稱為均聚物。

末端脫氧核苷酸轉移酶（TDT）
末端脫氧核苷酸轉移酶，通常縮寫為TDT，是當滿足某些條件時，可以將任意核苷酸添加到DNA鏈的3’末端的聚合酶樣酶。 TDT可以附加所有四個核苷酸，但表明對鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）的偏好。 TDT可以在不成熟的，前B和Pre-T淋巴結細胞中發現，它通過將鹼添加到我們DNA的3’（三種Prime）末端來對我們的免疫系統進行遺傳多樣化。

Sybr Green I.
SYBR（Deach Cyber​​）是與形成DNA-染料的DNA結合的分子，其吸收藍光並發射綠光。此外，SYBR優先與雙鏈DNA結合，但將單鏈DNA結合至較小程度。

在太空中製作DNA的目標

既然我們正在談論相同的語言，讓我們看一下酶促在空間中進行任意DNA的目標。究竟是什麼意思，為什麼空間？好的，讓我們拿這個單詞：

任意：我們的進程不應該簡單地製作DNA的副本（如PCR），而是應該改為創建一個可以鍵入計算機（並且可以物理存在）的任何序列（例如AGCTATC）。

DNA：我認為你們都有這個

在太空中：顯而易見的含義：我們希望我們的最終設備在太空中工作，這施加了各種各樣的物理和化學限制。

酶促：我們希望使用酶代替危險和資源強化磷酰胺方法使用新的DNA合成方法。

添加了在微匍匐的微生物中製造自定義DNA的能力可能意味著我們在遠離地球的能力方面的大幅前進。 OSM作為生物攻擊者的工具包，我們將在新環境中面對新環境，當我們支持其他行星。

總之，我們希望以一種新的基於酶的方法在苛刻的環境中創建可定義的寡核苷酸。他們說將你的目標設置為高，對吧？

最低可行的產品（MVP）

好的，也許不是那麼高。至少，不是最初的。我們選擇採取迭代方法而不是全部跳躍。現在，我們正在努力推出“可靠的產品”一些原因：

迄今為止驗證我們的工作

對空間準備設計變得舒適

獲取真實空間數據

獲得未來發射的可信度

MVP過程

因為這是我們的最小可行的產品，我們的整體目標是一口小叮咬。因此，我們的MVP將在現有的寡核苷酸結束時合成均聚物，而不是創造完全任意的DNA。我們不會完全控制其序列（遍布好時機），但我們將展示我們一些工作的概念證明。

首先，我們將從溶液中開始以均聚物腺嘌呤（A）DNA鏈。一旦空間，我們將提高溫度並允許TDT將胸腺嘧啶（T）施加到股線上。

因為胸腺嘧啶（t）和腺嘌呤（a）是互補的，所以單鏈DNA應形成雙鏈DNA。

然後，我們將使用Sybr Green I來發現如果解決方案中有雙鏈DNA，以確定我們的實驗是否有效。這是作用的，因為SYBR優先與雙鏈DNA結合，並且如果與DNA結合，則只能熒光。這個驗證步驟非常重要，因為我們將無人駕齊況，而且沒有驗證的科學並不是真正的科學。

此外，髮夾DNA或更正式的莖 – 環狀分子內鹼基配對，是這種設計的可能性。如果DNA自身結合，它不能與其他股線結合。聽起來像是一個問題，對吧？但是仔細觀察：如果DNA本身綁定。即使我們形成髮夾而不是“適當的”雙鏈DNA，我們仍然會有雙鏈DNA，我們可以檢測。

在審查中，我們使用其目的是Sybr Green I的遺傳多樣化的酶，該分子通常用於電泳中使用的染色凝膠，以在空間中合成DNA。

現在，雖然這聽起來很簡單，但合成生物學總是聽起來很簡單。然而，在我的生物體驗中，沒有什麼是簡單的。需要各種數據，因此我們可以自信我們的設備將工作。我們到目前為止我們做了什麼：

髮夾活力數據

確認我們可以用所有核苷酸有效且可靠地合成具有TDT的均聚物

確定我們試劑的長期兼容性（他們可能坐在一起2個月）

Sybr Green I的探索溫度依賴

確定了我們可以發現單鍊和雙鏈DNA與Sybr Green I之間的差異的水平

MVP設計

初始概念設計可視化（點擊全動畫22MB）
在太空中使用酶很難。 TDT特別需要受控溫度，緩衝溶液和非金屬容器，所有人在空間中持續超過一個月。此外，我們需要一個船上驗證系統，這意味著我們需要脆弱的過濾器和對我們的樣本的視覺訪問。

我們的初始設計具有50μLPDMS（清晰的生物安全矽基有機聚合物）反應室，由珀耳帖模塊加熱的鋁熱均衡器包圍。珀耳帖模塊目前將其熱量傳遞/從通用散熱器上傳遞/吸收熱量，而不是特定的更多應用程序，因為我們不知道我們的發射條件可能是什麼。此外，光電二極管，過濾器和LED擁抱PDMS反應室，允許熒光測試來驗證實驗成功。

超越MVP.

由於我們的MVP只是我們最終目標的踏腳石，我們一直在努力各種各樣的事情。例如，我們正在研究介電裝置（參見右側）作為常規用於空間中使用的傳統微流體裝置的備用電件。

μwet，因為它很小，它是濕的
我們還探索了磁珠上的焦點靜脈和合成。此外，我們如此談論DNA，我們製作了裸體骨骼DNA可視化軟件，以方便對話。 （本文中的DNA圖片由該軟件生成。）

但是，就我們來了，我們仍然刷出我們的設計，並喜歡你可能擁有的任何想法。具體而言，我們正在尋找具有亞1mil最小跟踪間距的PCB製造商的問題。提示，建議和健康談話都歡迎在下面的評論中歡迎。