ذخیره ۲۱۵ هزار ترابایت اطلاعات در یک گرم DNA

محققان دانشگاه پکن روش انقلابی جدیدی برای ذخیره اطلاعات در DNA معرفی کردند که از متیلاسیون آنزیمی برای ذخیره داده‌ها به صورت متراکم و کارآمد استفاده می‌کند. این روش، که "اپی‌بیت" نام دارد، امکان ذخیره‌سازی داده‌ها با ظرفیت بالا و هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌کند و گام بزرگی در استفاده از DNA به عنوان یک محیط ذخیره‌سازی چندمنظوره محسوب می‌شود.

نوآوری در ذخیره‌سازی اطلاعات با DNA

به گزارش خبرنگار علمی برنا به نقل از ساینس دیلی، مطالعه‌ای با عنوان "ذخیره‌سازی موازی مولکولی با چاپ بیت‌های اپی‌ژنتیکی روی DNA" توسط محققان دانشگاه پکن به سرپرستی چنگ ژانگ، رئیس دپارتمان علوم کامپیوتر، و لانگ چیان از مرکز زیست‌شناسی کمی، در مجله Nature منتشر شده است.

در این روش جدید، داده‌ها به صورت تغییرات اپی‌ژنتیکی موسوم به "اپی‌بیت" روی الگو‌های عمومی DNA کدگذاری می‌شوند. این نوآوری، راهکاری مقیاس‌پذیر و برنامه‌پذیر برای ذخیره اطلاعات مولکولی ارائه می‌دهد که در مقایسه با روش‌های سنتی، سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر است.

با توجه به چالش‌های روزافزون مدیریت اطلاعات دیجیتال، DNA به دلیل چگالی فوق‌العاده بالای ذخیره‌سازی و پایداری بلندمدت، به عنوان راه‌حلی جذاب مطرح شده است. تنها یک گرم DNA می‌تواند ۲۱۵ هزار ترابایت داده را ذخیره کند که معادل ۱۰ میلیون ساعت ویدئوی با کیفیت بالا است. اما روش‌های سنتی مبتنی بر سنتز جدید (de novo) که فرآیندی کند و پرهزینه است، مانع استفاده گسترده از DNA شده‌اند. روش "اپی‌بیت" این موانع را با امکان مونتاژ برنامه‌پذیر و موازی DNA برطرف کرده و سرعت و کارایی فرایند را افزایش داده است.

روش ذخیره‌سازی اپی‌ژنتیک با DNA

اطلاعات از طریق متیلاسیون انتخابی در باز‌های سیتوزین DNA کدگذاری می‌شود. قطعات از پیش‌ساخته‌شده DNA، موسوم به "آجر‌های DNA"، روی یک رشته DNA قابل استفاده مجدد مونتاژ می‌شوند. هر آجر به موقعیت خاصی روی رشته متصل می‌شود. اتصال دقیق آجر، آنزیم را به متیلاسیون موقعیتی خاص هدایت می‌کند که داده‌ها را روی الگو "چاپ" می‌کند. هر آجر DNA حاوی یک محل متیله‌شده یا غیرمتیله‌شده است که به ترتیب یک و صفر را در سیستم باینری نمایندگی می‌کند. اپی‌بیت‌ها با استفاده از دستگاه توالی‌یاب نانوپور خوانده می‌شوند.

محققان با استفاده از این روش توانستند ۲۷۵ هزار بیت اطلاعات را روی پنج الگوی مختلف در یک پلتفرم خودکار بدون نیاز به سنتز DNA ذخیره کنند. این اطلاعات شامل تصاویر باکیفیت یک ببر سفید و یک پاندای غول‌پیکر بود.

همچنین، در پلتفرم iDNAdrive، که توسط این تیم طراحی شده است، داوطلبان از کیت‌های نوشتن اپی‌بیت برای کدگذاری حدود ۵ هزار بیت داده استفاده کردند. نرخ خطا در خواندن داده‌ها تنها ۱.۴۲ درصد بود.

انتهای پیام/