Un gruppo di scienziati ha sviluppato un metodo per registrare informazioni digitali sulle molecole di DNA che è 350 volte più veloce della tecnologia esistente. Lo studio dimostra un nuovo modo di archiviare i dati utilizzando la modifica epigenetica del DNA. Gli esperti sono fiduciosi che questa tecnologia possa aprire la strada alla creazione di sistemi biomolecolari per l’archiviazione reale delle informazioni.
Sulla base della ricerca, gli scienziati affermano che una molecola di DNA umano può potenzialmente immagazzinare fino a 215.000 terabyte di informazioni, il che ha da tempo attirato l’attenzione della comunità scientifica sul DNA come promettente vettore di dati digitali.
a , Illustrazione del meccanismo di memorizzazione delle informazioni epigenetiche. b , Schema per la programmazione di tipi mobili di DNA. c , Composizione tipografica programmabile di autoassemblaggio di DNA. Le informazioni di modifica vengono composte programmando tipi mobili di DNA che trasportano specifici epi-bit. d , La stampa parallela viene eseguita dalla catalisi DNMT1 guidata dall’autoassemblaggio di DNA per scrivere selettivamente epi-bit sui modelli di DNA. e , Sequenziamento di nanopori di modelli modificati e chiamata di metilazione collettiva. (Fonte Archiviazione parallela di dati molecolari mediante stampa di bit epigenetici sul DNA)
Rimangono due ostacoli principali sulla strada verso il pieno utilizzo del DNA per immagazzinare informazioni. Innanzitutto il costo di produzione. Oggi l’unico modo possibile per registrare i dati è la sintesi del DNA nelle fabbriche, ma questo approccio è troppo costoso per un uso di massa. La seconda difficoltà è la bassa velocità dei processi di codifica delle informazioni nelle molecole.
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L’approccio proposto ci consente di risolvere entrambi i problemi utilizzando meccanismi naturali che accelerano notevolmente il processo. Il metodo si basa sulla metilazione delle basi azotate su uno stampo di DNA già esistente. Ciò elimina la necessità di sintesi e consente la registrazione dei dati ad alta velocità, che i ricercatori chiamano epi-bit, un analogo dei bit nei computer digitali convenzionali.
La metilazione, o la sua mancanza, consente di rappresentare le unità di dati come 1 e 0. I test hanno dimostrato che il nuovo metodo è in grado di registrare dati a una velocità di 350 bit per reazione, un miglioramento significativo rispetto agli approcci precedenti che fornivano solo un bit. per reazione.
Oltre ad aumentare la produttività, gli scienziati hanno anche migliorato l’usabilità delle unità DNA creando la piattaforma iDNAdrive. Circa 60 volontari provenienti da diversi campi scientifici hanno codificato con successo circa 5.000 bit di informazioni di testo sulla piattaforma.
Tuttavia, la tecnologia è ancora inferiore ai metodi di archiviazione tradizionali. Anche con l’uso di epi-bit e di una piattaforma automatizzata di elaborazione liquida, la velocità di scrittura dei dati raggiunge solo 40 bit al secondo (le unità SSD possono leggere e scrivere dati a velocità di 200-550 MB/s).
I ricercatori sollevano anche domande sulla durabilità delle etichette metiliche create dalla nuova tecnologia. Inoltre, c’è il problema di implementare un accesso casuale ai dati simile alla RAM: l’accesso selettivo ai file nel sistema epi-bit richiede la lettura dell’intero database, il che è inefficiente con il sequenziamento dei nanopori.
Il costo della tecnologia epi-bit supera finora il costo dei tradizionali sistemi di archiviazione basati sul DNA. Tuttavia, gli scienziati sperano che un’ulteriore automazione e ottimizzazione contribuiranno a ridurre i costi e ad avvicinare la commercializzazione.
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