Advertentie
DNA-opslag komt weer een stap dichter bij de werkelijkheid
Een nieuwe DNA-opslagmethode belooft een revolutie in de bestaande technieken om data op DNA-strengen te coderen. Onderzoekers van de Universiteit van Peking en drie andere onderzoeksinstellingen publiceerden recentelijk hun bevindingen over het gebruik van DNA-methylering om “epi-bits” op bestaande DNA-strengen selectief te muteren. Kort gezegd werkt deze methode sneller dan eerdere DNA-technieken, maar is het nog niet bruikbaar voor alledaagse toepassingen.
DNA is ongelooflijk informatief en kan tot wel 215 petabytes per gram opslaan met de meest efficiënte DNA-coderingsprocessen die we kennen. Data schrijven en lezen op DNA is echter zowel duur als tijdrovend. De meest gebruikte processen voor DNA-opslag zijn gebaseerd op “de novo” synthese, waarbij DNA-sequenties op maat worden gemaakt. De nieuwe epi-bit methode daarentegen schrijft op bestaande strengen, wat in theorie tijd en kosten zou besparen.
De epi-bit methode maakt gebruik van een natuurlijk proces genaamd "DNA-methylering," dat de epigenetische evolutie van DNA-strengen tijdens het leven nabootst. De onderzoekers creëerden 700 DNA "movable types" uit nucleïnezuren, een soort verplaatsbare letterdruk voor DNA. Ze konden hiermee automatisch afbeeldingen van een Chinese tijgergravure (16.833 bits) en een afbeelding van een panda (252.504 bits, oftewel 31,5 kilobytes) coderen met een snelheid van 350 bits per reactie.
Gegevens worden geschreven en opgeslagen met een DNA-barcodesysteem, waarmee locaties van datasegmenten worden gemarkeerd en met enige snelheid en nauwkeurigheid kunnen worden teruggevonden. Handmatig schrijven op DNA is ook eenvoudig, zelfs voor leken. In een proef met een speciale dataopslagservice konden 60 vrijwilligers zonder biolab-ervaring handmatig 5.000 bits tekstdata coderen.
Deze DNA-opslagmethode combineert de voordelen van DNA-opslag, zoals langdurige stabiliteit en hoge dichtheid, met programmeerbaarheid en schaalbaarheid. Toch blijft er een lange weg te gaan om DNA-opslag op praktische schaal bruikbaar te maken. Het schrijven van de tijger- en panda-afbeeldingen duurde “ongeveer 40 bits per seconde.” Ter vergelijking: een gemiddelde 1TB HDD heeft een schrijfsnelheid van 160 MB/s, wat ongeveer 30 miljoen keer sneller is dan de epi-bit methode. De prijs van epi-bit codering is echter theoretisch tien keer lager dan die van de novo codering, aangezien alleen het equivalent van een “pen en inkt” nodig is, in plaats van nieuwe DNA-strengen te creëren.
Met een groeiend enthousiasme in het veld lijkt de epi-bit methode een kanshebber om DNA-dataopslag dichter bij commerciële realiteit te brengen.
Dus wellicht in de toekomst ook bij jouw thuis, een DNA-opslag systeem?