Прорыв в области хранения данных на основе ДНК использует естественные клеточные процессы для записи цифровых данных

Исследователи разработали новый умный метод хранения цифровых данных в ДНК без необходимости синтезировать пользовательские последовательности ДНК с нуля. В недавней статье, опубликованной на сайте Nature рассказывается о том, как они использовали естественный эпигенетический процесс, называемый метилированием, для "печати" информации на существующих нитях ДНК.

Обычно хранение данных в ДНК предполагает преобразование цифровых данных в последовательности нуклеотидных оснований A, C, T и G. Затем, в ходе процесса, называемого синтезом de novo, эти последовательности химически создаются в лаборатории, чтобы сформировать ДНК, содержащую данные. Несмотря на значительные успехи в этой области, это все еще медленный, дорогостоящий и подверженный ошибкам процесс - не совсем идеальный для крупномасштабного архивирования данных.

Однако команда из Пекинского университета и других учебных заведений обошла эти проблемы стороной, использовав метилирование для перезаписи ДНК естественного происхождения. Метилирование - это эпигенетическая модификация, которую организмы обычно используют для включения или выключения генов без изменения фактического генетического кода.

Они разработали 700 уникальных фрагментов ДНК "подвижного типа" в качестве строительных блоков для своей системы хранения. Избирательно собирая определенные подвижные типы на основной шаблон ДНК, они кодировали цифровые данные. Затем фермент добавляет метильные группы в определенных местах, химически маркируя ДНК нужной последовательностью 1 и 0.

В ходе экспериментов им удалось сохранить и извлечь изображения панды и древнего китайского рисунка в высоком разрешении с точностью до 97,47%. Исследователи достигли скорости записи данных почти 350 бит на одну реакцию синтеза ДНК, что быстрее, чем синтез de novo. Теоретически, метод, основанный на метилировании, намного дешевле, поскольку он использует существующие шаблоны ДНК вместо того, чтобы создавать новые с нуля.

Конечно, это все еще не так быстро и экономично, как электронное хранение данных. Тем не менее, такой эпигенетический подход к хранению данных в ДНК - это большой скачок к тому, чтобы справиться с огромным ростом цифровых данных, используя собственный природный носитель информации. При дальнейших усовершенствованиях системы хранения данных в ДНК с использованием метилирования могут стать практичным способом архивирования данных в мире в маломощном, долговечном и более доступном формате, чем создание ДНК с нуля.

Исследователи говорят: "Сейчас, когда хранение данных в ДНК находится на заре коммерциализации, система epi-bit демонстрирует потенциальные направления в параллельном хранении молекулярной информации со сборными модулями"