Интегрированная технология хранения информации для записи больших объемов цифровой информации в ДНК с использованием ферментативного, устойчивого и недорогого подхода.
ДНК генетического материала вызвала значительный интерес в качестве среды для хранения цифровой информации, поскольку ее плотность и долговечность превосходят таковые у существующих носителей на основе кремния. Например, ДНК как минимум в 1000 раз плотнее, чем самый компактный твердотельный жесткий диск, и как минимум в 300 раз прочнее, чем самые стабильные магнитные ленты.
Кроме того, четырехбуквенный нуклеотидный код ДНК предлагает подходящую среду кодирования, которую можно использовать, как двоичный цифровой код, используемый компьютерами и другими электронными устройствами для представления любой буквы, цифры или другого символа.
Несмотря на эти преимущества, ДНК еще не стала широко распространенным носителем информации, потому что стоимость химического синтеза ДНК по-прежнему непомерно высока и составляет 3500 долларов за 1 мегабайт информации. Чтобы помочь преодолеть это ограничение, исследователи в Институте Висса, возглавляемые Генри Хунг-Йи Ли, доктором философии, в рамках совместного проекта под руководством члена основного факультета Джорджа Черча, доктора философии, и директора-основателя Дональда Ингбера, доктора медицины, доктора философии .D., разработали новые, основанные на ферментах подходы, которые могут записывать ДНК проще и быстрее, чем традиционные химические методы.
Эти подходы также могут производить гораздо более длинные цепи ДНК, будучи менее токсичными для окружающей среды. Важно отметить, что этот подход, по прогнозам, снизит стоимость синтеза ДНК в будущем на много порядков.
Постдокторант Генри Ли представляет проект валидации Института Висса, который разрабатывает устойчивый и недорогой подход для записи больших объемов цифровой информации в ДНК. Это может однажды заменить существующие методы хранения данных, которые энергоемки и используют большое количество невозобновляемых ресурсов. Предоставлено: Институт Висса при Гарвардском университете.
Чтобы расширить свой подход, команда разрабатывает интегрированное устройство для хранения информации о ДНК, в котором программируемый ферментативный синтез ДНК может быть реализован в высоко мультиплексной манере. В биологии и методах биохимии in vitro новая цепь ДНК синтезируется путем копирования уже существующей цепи матрицы с помощью ферментов, известных как ДНК-полимеразы.
Однако для синтеза ДНК de novo подход Института Вайса использует независимую от матрицы ДНК-полимеразу и контролирует ее активность — какую из четырех букв нуклеотидов добавлять на каждом этапе синтеза цепи ДНК — в электронном виде. В масштабе это запоминающее устройство обеспечит высоко распараллеленный процесс синтеза, подходящий для хранения экспоненциально растущего количества цифровой информации в ДНК.
Источник: Институт Висса при Гарвардском университете
Фото: Институт Висса при Гарвардском университете