Transformando la doble hélice en una plataforma de almacenamiento de datos robusta y duradera
El ADN está emergiendo como un medio robusto de almacenamiento de datos que ofrece densidades de almacenamiento ultra altas. Sin embargo, los sistemas de almacenamiento de ADN existentes sufren una alta latencia provocada por el proceso de escritura inherentemente secuencial.
Los científicos han resuelto este problema ampliando la composición molecular del ADN y desarrollando un método de secuenciación nuevo y preciso. Transformaron la doble hélice en un resistente y duradero plataforma de almacenamiento de datos.
Su prototipo de Sistema de almacenamiento de datos de ADN utiliza un alfabeto molecular extendido que combina nucleótidos naturales y modificados químicamente.
Kasra Tabatabaei, investigadora del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas y coautora de este estudio, dijo: “Todos los días se generan varios petabytes de datos en Internet. Un solo gramo de ADN sería suficiente para almacenar estos datos. es lo denso ADN es como un medio de almacenamiento.
Al imaginar el futuro del almacenamiento de datos, los científicos de este nuevo estudio examinaron el MO milenario del ADN. Luego agregaron un toque del siglo XXI.
Todos Cadena de ADN contiene cuatro sustancias químicas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas sustancias químicas se organizan y reorganizan a lo largo de la doble hélice en combinaciones que los científicos pueden decodificar o secuenciar para dar sentido.
Los científicos agregaron siete nucleobases sintéticas a la matriz de cuatro letras existente para aumentar la capacidad de almacenamiento de datos del ADN.
Tabatabaei dijo, “Imagina el alfabeto inglés. Si solo tuviera cuatro letras para usar, solo podría crear tantas palabras. Si tuviera el alfabeto completo, podría producir combinaciones ilimitadas de palabras. Es lo mismo con el ADN. En lugar de convertir ceros y unos en A, G, C y T, podemos convertir ceros y unos en A, G, C, T y las siete nuevas letras del alfabeto de almacenamiento.
Esta es la primera vez que los científicos modifican químicamente los nucleótidos para almacenar información en el ADN. Podrían hacer esto combinando aprendizaje automático y inteligencia artificial para desarrollar un método único de procesamiento de lectura de secuencias de ADN.
Chao Pan, estudiante de posgrado de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, dijo: “Probamos 77 combinaciones diferentes de los 11 nucleótidos, y nuestro método pudo diferenciar cada uno de ellos perfectamente. El marco de aprendizaje profundo como parte de nuestro método para identificar diferentes nucleótidos es universal, lo que permite la generalización de nuestro enfoque a muchas otras aplicaciones.
Esta traducción perfecta de letras es cortesía de los nanoporos: proteínas con una abertura en el medio a través de la cual, sin duda, puede pasar una hebra de ADN. Los científicos han descubierto que los nanoporos pueden detectar y distinguir cada unidad monomérica a lo largo de la cadena de ADN, ya sea que las unidades sean de origen natural o químico.
Charles Schroeder, Profesor James de Economía en Ciencia e Ingeniería de Materiales, señalado, «Este trabajo proporciona una emocionante demostración de prueba de principio de la extensión del almacenamiento de datos macromoleculares a productos químicos no naturales, que tienen el potencial de aumentar drásticamente la densidad de almacenamiento en medios de almacenamiento no tradicionales».
Referencia de la revista:
- S. Kasra Tabatabaei et al. Expansión del alfabeto molecular de los sistemas de almacenamiento de datos basados en ADN con procesamiento de lectura de nanoporos de redes neuronales. YO: 10.1021/acs.nanolett.1c04203
