Vooruitgang in DNA-opslag via Epi-Bit-technologie

Vooruitgang in DNA-opslag via Epi-Bit-technologie

Waarom het belangrijk is:

In het tijdperk van big data vormt de mondiale massastroom van data een dreigende uitdaging voor dataopslagsystemen. Omdat DNA een ongelooflijk hoge opslagdichtheid heeft – een enkele gram DNA kan 215.000 terabytes opslaan, dezelfde grootte als 10 miljoen uur high-definition video (Imburgia & Nivala, 2024) – en stabiliteit op de lange termijn, is het een aantrekkelijk medium voor gegevensopslag. Traditionele DNA-opslag is echter afhankelijk van de novo-synthese, waarbij nucleotiden één voor één in een vaste volgorde worden toegevoegd, waardoor het proces tijdrovend en kostbaar wordt. De methode van Zhang et al. maakt zelfassemblage van DNA mogelijk, waardoor gegevens parallel en programmeerbaar worden geschreven.

Bovendien kan de Epi-Bit-methode door individuen worden gebruikt om hun DNA-opslag te personaliseren, zoals blijkt uit de implementatie van de methode door 60 vrijwilligers met verschillende academische achtergronden. Dit toont duidelijk het potentieel van de Epi-Bit-methode van Zhang et al. als een toegankelijke, veelzijdige, snelle en kosteneffectieve methode voor DNA-opslag.

Methodologie:

– Informatie wordt gecodeerd door selectieve methylering op cytosinebasen in DNA.
– Voorgesynthetiseerde DNA-fragmenten, zogenaamde DNA-stenen, worden samengevoegd tot een herbruikbare DNA-streng. Elke DNA-bouwsteen bindt zich aan een unieke locatie op de streng.
– Nauwkeurige binding van de bouwsteen zorgt ervoor dat een enzym een ​​specifieke positie op de sjabloon methyleert, waardoor de gegevens effectief op de sjabloon worden 'gedrukt'.
– Elke DNA-bouwsteen volgt hetzelfde binaire systeem als computerhardware en bevat een gemethyleerde of niet-gemethyleerde site die respectievelijk voor een 1 of 0 codeert.
– Epi-bits worden gelezen met behulp van een nanoporie-sequencer.

Belangrijkste bevindingen:

– Met behulp van de epi-bit-methode, Zhang et al. waren in staat om 275.000 stukjes informatie op vijf sjablonen op een geautomatiseerd platform te schrijven zonder de noodzaak van DNA-synthese, waaronder twee hogeresolutiefoto's van een witte tijger en een reuzenpanda.

– Op iDNAdrive, een van Zhang et al. gecreëerd platform. waarmee gebruikers zelf gegevens kunnen coderen, codeerden vrijwilligers ongeveer 5.000 bits aan gegevens met behulp van Epi-Bit-schrijfkits. Het foutenpercentage bij het uitlezen van de gegevens bedroeg slechts 1,42%.

Bronnen: