Pokroky v ukladaní DNA prostredníctvom technológie Epi-Bit

Pokroky v ukladaní DNA prostredníctvom technológie Epi-Bit

Prečo na tom záleží:

V ére veľkých dát predstavuje globálny hromadný tok dát hroziacu výzvu pre systémy na ukladanie dát. Pretože DNA má neuveriteľne vysokú hustotu úložiska – jeden gram DNA dokáže uložiť 215 000 terabajtov, čo je rovnaká veľkosť ako 10 miliónov hodín videa vo vysokom rozlíšení (Imburgia & Nivala, 2024) – a dlhodobú stabilitu, je to atraktívne médium na ukladanie údajov. Tradičné skladovanie DNA sa však spolieha na syntézu de novo, pri ktorej sa nukleotidy pridávajú jeden po druhom v pevnom poradí, čím je proces časovo náročný a nákladný. Spôsob podľa Zhanga a kol. umožňuje samozostavenie DNA, vďaka čomu je zápis údajov paralelný a programovateľný.

Metódu Epi-Bit môžu navyše jednotlivci použiť na personalizáciu svojho ukladania DNA, čo dokazuje implementácia metódy 60 dobrovoľníkmi s rôznym akademickým zázemím. To jasne ukazuje potenciál metódy Epi-Bit od Zhang et al. ako prístupný, všestranný, rýchly a nákladovo efektívny spôsob uchovávania DNA.

Metodológia:

– Informácie sú kódované selektívnou metyláciou na cytozínových bázach v DNA.
– Vopred syntetizované fragmenty DNA, takzvané DNA tehly, sú zostavené do opätovne použiteľného vlákna DNA. Každý stavebný blok DNA sa viaže na jedinečné miesto na vlákne.
– Presná väzba stavebného bloku spôsobí, že enzým metyluje špecifickú polohu na šablóne, čím efektívne „vytlačí“ údaje na šablónu.
– Každý stavebný blok DNA sleduje rovnaký binárny systém ako počítačový hardvér a nesie metylované alebo nemetylované miesto na kódovanie 1 alebo 0.
– Epi-bity sa čítajú pomocou nanopórového sekvenátora.

Kľúčové zistenia:

– Pomocou epi-bitovej metódy Zhang et al. dokázali zapísať 275 000 bitov informácií do piatich šablón na automatizovanej platforme bez potreby syntézy DNA, vrátane dvoch fotografií bieleho tigra a veľkej pandy vo vysokom rozlíšení.

– Na iDNAdrive jeden zo Zhang et al. vytvorená platforma. ktorý umožňuje používateľom kódovať údaje sami, dobrovoľníci zakódovali približne 5 000 bitov údajov pomocou zapisovacích súprav Epi-Bit. Chybovosť pri čítaní údajov bola len 1,42 %.

Zdroje: