Αποθήκευση χιλιάδων terabytes σε ένα µόνο γραµµάριο DNA - Η νέα µέθοδος "epi-bits"
Άρθρο γνώμης
Χρησιµοποιώντας ενζυµατική µεθυλίωση οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν τρόπο κωδικοποίησης δεδοµένων ως επιγενετικών τροποποιήσεων, που ονοµάζονται "epi-bits"
Ανδρεας Μαζαρακης
Η νέα τεχνολογία «epi-bits» θα µπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο αποθήκευσης δεδοµένων, προσφέροντας µια µέθοδο υψηλής πυκνότητας και οικονοµικά αποδοτική, χρησιµοποιώντας DNA για την αποτελεσµατική αποθήκευση τεράστιων ποσοτήτων πληροφοριών.
Ερευνητές από το Πανεπιστήµιο του Πεκίνου απο κάλυψαν µια πρωτοποριακή προσέγγιση για την αποθήκευση δεδοµένων DNA, η οποία αξιοποιεί την ενζυµατική µεθυλίωση για την πυκνή και αποτελεσµατική αποθήκευση δεδοµένων.
Πρόσφατα, οι ερευνητές του Πανεπιστηµίου του Πεκίνου, µε επικεφαλής τον Cheng Zhang, πρύτανη του Τµήµατος Επιστήµης Υπολογιστών, και τον Long Qian από το Κέντρο Ποσοτικής Βιολογίας, δηµοσίευσαν µια πρωτοποριακή µελέτη στο «Nature» µε τίτλο «Parallel Molecular Data Storage by Printing Epigenetic Bits on DNA».
Η µελέτη αυτή εισάγει µια πρωτοποριακή µέθοδο αποθήκευσης δεδοµένων µε βάση το DNA. Χρησιµοποιώντας ενζυµατική µεθυλίωση, οι ερευνητές γραµµάριο DNA µπορεί να χωρέσει 215.000 terabytes, που ισοδυναµούν µε 10 εκατοµµύρια ώρες βίντεο υψηλής ευκρίνειας (Imburgia & Nivala, 2024)- και την µακροπρόθεσµη σταθερότητά του, το DNA είναι ιδανικό µέσο για αποθήκευση δεδοµένων.
Ωστόσο, οι παραδοσιακές µέθοδοι βατής µεθόδου από 60 εθελοντές από διαφορετικά ακαδηµαϊκά υπόβαθρα. Αυτό δείχνει ξεκάθαρα τις δυνατότητες που έχει η µέθοδος «epi-bit» των Zhang et al. ως µια προσιτή, ευέλικτη, γρήγορη και χαµηλού κόστους µέθοδος αποθήκευσης DNA.
Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται µέσω επιλεκτικής µεθυλίωσης σε βάσεις κυτο σίνης στο DNA. Τα προ-συντεθειµένα θραύσµατα DNA, που ονοµάζονται τούβλα DNA, συναρµολογούνται σε έναν επαναχρησιµοποιήσιµο κλώνο DNA. Κάθε τούβλο DNA συνδέεται σε µια µοναδική θέση στον κλώνο.
Η ακριβής δέσµευση του τούβλου καθοδηγεί ένα ένζυµο στη µεθυλίωση µιας συγκεκριµένης θέσης στο πρότυπο, το οποίο «εκτυπώνει» αποτελεσµατικά τα δεδοµένα στο πρότυπο.
Ακολουθώντας το ίδιο δυαδικό σύστηµα µε το υλικό του υπολογιστή, κάθε τούβλο DNA φέρει µια µεθυλιωµένη ή µη µεθυλιωµένη θέση για να κωδικοποιήσει το 1 ή το 0, αντίστοιχα.
Τα bit epi διαβάζονται χρησιµοποιώντας µια συσκευή αλληλουχίας νανοπόρου. Χρησιµοποιώντας τη µέθοδο «epi-bit», οι ερευνητές µπόρεσαν να γράψουν 275.000 bit πληροφοριών σε πέντε πρότυπα σε µια αυτοµατοποιηµένη πλατφόρµα, χωρίς να απαιτείται σύνθεση DNA, συµπεριλαµβανοµένων δύο φωτογραφιών υψηλής ευκρίνει ας µιας λευκής τίγρης και ενός γιγαντιαίου πάντα.
Στο iDNAdrive, µια πλατφόρµα που δηµιουργήθηκε από τους Zhang et al. που επιτρέπει στους χρήστες να κωδικοποιούν µόνοι τους δεδοµένα, οι εθελοντές κωδικοποίησαν περίπου 5.000 bit δεδοµένων χρησιµοποιώντας κιτ εγγραφής epi-bit. Το ποσοστό σφάλµατος κατά την ανάγνωση των δεδοµένων ήταν τόσο χαµηλό όσο 1,42%.
Αναφορά: «Παράλληλη αποθήκευση µοριακών δεδοµένων µε εκτύπωση επιγενετικών κοµµατιών στο DNA» από τους Cheng Zhang, Ranfeng Wu, Fajia Sun, Yisheng Lin, Yuan Liang, Jiongjiong Teng, Na Liu, Qi Ouyang, Long Qian και Hao Yan, 23 Οκτωβρίου 2024, Nature.
- DOI: 10.1038/s41586-024-08040-5 Πίστωση: SciTechDaily.com
*Δημοσιεύτηκε στην «Απογευματινή»
Ερευνητές από το Πανεπιστήµιο του Πεκίνου απο κάλυψαν µια πρωτοποριακή προσέγγιση για την αποθήκευση δεδοµένων DNA, η οποία αξιοποιεί την ενζυµατική µεθυλίωση για την πυκνή και αποτελεσµατική αποθήκευση δεδοµένων.
Αποθήκευση χιλιάδων terabytes σε ένα µόνο γραµµάριο DNA
Αυτή η νέα µέθοδος, που ονοµάζεται «epi-bits», επιτρέπει την αποθήκευση δεδοµένων υψηλής χωρητικότητας, η οποία είναι επεκτάσιµη και οικονοµικά αποδοτική, αποδεικνύοντας την πρακτικότητα της χρήσης του DNA ως ευέλικτου µέσου αποθήκευσης.Πρόσφατα, οι ερευνητές του Πανεπιστηµίου του Πεκίνου, µε επικεφαλής τον Cheng Zhang, πρύτανη του Τµήµατος Επιστήµης Υπολογιστών, και τον Long Qian από το Κέντρο Ποσοτικής Βιολογίας, δηµοσίευσαν µια πρωτοποριακή µελέτη στο «Nature» µε τίτλο «Parallel Molecular Data Storage by Printing Epigenetic Bits on DNA».
Η µελέτη αυτή εισάγει µια πρωτοποριακή µέθοδο αποθήκευσης δεδοµένων µε βάση το DNA. Χρησιµοποιώντας ενζυµατική µεθυλίωση, οι ερευνητές γραµµάριο DNA µπορεί να χωρέσει 215.000 terabytes, που ισοδυναµούν µε 10 εκατοµµύρια ώρες βίντεο υψηλής ευκρίνειας (Imburgia & Nivala, 2024)- και την µακροπρόθεσµη σταθερότητά του, το DNA είναι ιδανικό µέσο για αποθήκευση δεδοµένων.
Ωστόσο, οι παραδοσιακές µέθοδοι βατής µεθόδου από 60 εθελοντές από διαφορετικά ακαδηµαϊκά υπόβαθρα. Αυτό δείχνει ξεκάθαρα τις δυνατότητες που έχει η µέθοδος «epi-bit» των Zhang et al. ως µια προσιτή, ευέλικτη, γρήγορη και χαµηλού κόστους µέθοδος αποθήκευσης DNA.
Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται µέσω επιλεκτικής µεθυλίωσης σε βάσεις κυτο σίνης στο DNA. Τα προ-συντεθειµένα θραύσµατα DNA, που ονοµάζονται τούβλα DNA, συναρµολογούνται σε έναν επαναχρησιµοποιήσιµο κλώνο DNA. Κάθε τούβλο DNA συνδέεται σε µια µοναδική θέση στον κλώνο.
Η ακριβής δέσµευση του τούβλου καθοδηγεί ένα ένζυµο στη µεθυλίωση µιας συγκεκριµένης θέσης στο πρότυπο, το οποίο «εκτυπώνει» αποτελεσµατικά τα δεδοµένα στο πρότυπο.
Ακολουθώντας το ίδιο δυαδικό σύστηµα µε το υλικό του υπολογιστή, κάθε τούβλο DNA φέρει µια µεθυλιωµένη ή µη µεθυλιωµένη θέση για να κωδικοποιήσει το 1 ή το 0, αντίστοιχα.
Τα bit epi διαβάζονται χρησιµοποιώντας µια συσκευή αλληλουχίας νανοπόρου. Χρησιµοποιώντας τη µέθοδο «epi-bit», οι ερευνητές µπόρεσαν να γράψουν 275.000 bit πληροφοριών σε πέντε πρότυπα σε µια αυτοµατοποιηµένη πλατφόρµα, χωρίς να απαιτείται σύνθεση DNA, συµπεριλαµβανοµένων δύο φωτογραφιών υψηλής ευκρίνει ας µιας λευκής τίγρης και ενός γιγαντιαίου πάντα.
Στο iDNAdrive, µια πλατφόρµα που δηµιουργήθηκε από τους Zhang et al. που επιτρέπει στους χρήστες να κωδικοποιούν µόνοι τους δεδοµένα, οι εθελοντές κωδικοποίησαν περίπου 5.000 bit δεδοµένων χρησιµοποιώντας κιτ εγγραφής epi-bit. Το ποσοστό σφάλµατος κατά την ανάγνωση των δεδοµένων ήταν τόσο χαµηλό όσο 1,42%.
Αναφορά: «Παράλληλη αποθήκευση µοριακών δεδοµένων µε εκτύπωση επιγενετικών κοµµατιών στο DNA» από τους Cheng Zhang, Ranfeng Wu, Fajia Sun, Yisheng Lin, Yuan Liang, Jiongjiong Teng, Na Liu, Qi Ouyang, Long Qian και Hao Yan, 23 Οκτωβρίου 2024, Nature.
- DOI: 10.1038/s41586-024-08040-5 Πίστωση: SciTechDaily.com
*Δημοσιεύτηκε στην «Απογευματινή»
