Edistystä DNA-tallennuksessa Epi-Bit-tekniikan avulla

Edistystä DNA-tallennuksessa Epi-Bit-tekniikan avulla

Miksi sillä on merkitystä:

Big datan aikakaudella globaali tiedon massavirta asettaa uhkaavan haasteen tiedontallennusjärjestelmille. Koska DNA:lla on uskomattoman suuri tallennustiheys – yksi gramma DNA:ta voi tallentaa 215 000 teratavua, joka on saman kokoinen kuin 10 miljoonaa tuntia teräväpiirtovideota (Imburgia & Nivala, 2024) – ja pitkäaikainen vakaus, se on houkutteleva väline tiedon tallentamiseen. Perinteinen DNA-varastointi perustuu kuitenkin de novo -synteesiin, jossa nukleotidit lisätään yksi kerrallaan kiinteässä järjestyksessä, mikä tekee prosessista aikaa vievän ja kalliin. Zhang et ai. mahdollistaa DNA:n itsekokoamisen, jolloin tietojen kirjoittaminen on yhdensuuntaista ja ohjelmoitavaa.

Lisäksi Epi-Bit-menetelmällä yksilöt voivat personoida DNA-tallennustaan, kuten 60 erilaisen akateemisen taustan omaavan vapaaehtoisen toteuttama menetelmä osoittaa. Tämä osoittaa selvästi Zhang et al.:n Epi-Bit-menetelmän potentiaalin. helppokäyttöisenä, monipuolisena, nopeana ja kustannustehokkaana DNA-tallennusmenetelmänä.

Metodologia:

– Tietoa koodaa DNA:n sytosiiniemästen selektiivinen metylaatio.
– Esisyntetisoidut DNA-fragmentit, ns. DNA-tiilet, kootaan uudelleen käytettäväksi DNA-juosteeksi. Jokainen DNA-rakennuspalikka sitoutuu ainutlaatuiseen paikkaan juosteessa.
– Rakennuspalikan tarkka sitoutuminen saa entsyymin metyloitumaan tietyn kohdan templaatissa ja "tulostaa" tiedot tehokkaasti malliin.
– Jokainen DNA-rakennuspalikka noudattaa samaa binaarijärjestelmää kuin tietokonelaitteisto ja sisältää metyloidun tai metyloitumattoman kohdan, joka koodaa 1:n tai 0:n.
– Epi-bitit luetaan nanohuokosekvensserin avulla.

Tärkeimmät löydöt:

– Käyttämällä epi-bittimenetelmää Zhang et al. pystyivät kirjoittamaan 275 000 bittiä tietoa viiteen malliin automatisoidulla alustalla ilman DNA-synteesiä, mukaan lukien kaksi korkearesoluutioista valokuvaa valkoisesta tiikeristä ja jättiläispandasta.

– iDNAdrivessa yksi Zhang et al. luotu alusta. jonka avulla käyttäjät voivat koodata tietoja itse, vapaaehtoiset koodasivat noin 5 000 bittiä dataa käyttämällä Epi-Bit-kirjoitussarjoja. Virheprosentti dataa luettaessa oli vain 1,42 %.

Lähteet: