科技日報北京4月13日電 (記者劉霞)美國佐治亞理工學院與麻省理工學院科學家,爲工程細胞打造了一款“基因保險鎖”。最新發表於《科學進展》雜誌的這項新技術,如同一把精密的DNA密碼鎖:加密時,細胞內的基因序列被有序打亂,核心指令暫時失效,外界既無法讀取,也無法利用;解密時,則需經過一系列嚴苛的生化步驟,才能恢復原有功能。
團隊模擬了黑客攻擊,測試這把“基因鎖”的強度。結果顯示:隨機猜中密碼的成功率僅爲0.2%,非常接近0.1%的理論極限。
團隊借鑑網絡安全理念,利用細胞自身的生物安全機制,在DNA層面築起防線。他們組建了“設計組”(藍隊)與“解密組”(紅隊),開展情景模擬攻防。藍隊先將一個包含啓動子和目標基因的完整單元,拆分成多個片段,打亂順序,甚至將部分片段反轉方向。同時,在片段周圍放置特殊的DNA序列——重組酶附着位點,爲後續恢復信息預留線索。解密時,他們用一系列特定化學物質觸發細胞機制,讓細胞自行將混亂的DNA重新排列,恢復功能。
他們用9種不同化學物質構建了一個“生物鍵盤”,每種物質代表一個數字輸入。通過兩兩組合,在不引入新物質的情況下,他們將有效密碼擴展到45種。他們還增設了“安全懲罰”機制:一旦有人篡改系統,細胞會釋放毒素,令非法入侵幾乎無從下手。
隨後,未參與加密過程的紅隊以道德黑客身份登場,試圖攻入系統、竊取隱藏的基因信息,但只有輸入完全正確的密碼才能解鎖。結果顯示,未經授權者猜中密碼的幾率僅0.2%。
團隊表示,這種生物鎖的強大性能,標誌着生物安全的一次範式轉變:遺傳物質不再依賴外部防護,而是由DNA內部的安全算法自我守護,讓遺傳資產“成爲自己的保護者”。