Peneliti dari Universitas Peking telah meluncurkan pendekatan yang inovatif DNA penyimpanan data, yang memanfaatkan metilasi enzimatik untuk menyimpan data dengan padat dan efisien.
Metode baru ini, bernama “Epi-Bits,” memungkinkan penyimpanan data berkapasitas tinggi yang dapat diskalakan dan hemat biaya, menunjukkan kepraktisan menggunakan DNA sebagai media penyimpanan serbaguna.
Keuntungan dan Inovasi dalam Penyimpanan DNA
Baru -baru ini, para peneliti dari Universitas Peking, yang dipimpin oleh Cheng Zhang, dekan Departemen Ilmu Komputer, dan Qian Long dari Pusat Biologi Kuantitatif, menerbitkan studi inovatif di Alam Berjudul “Penyimpanan Data Molekuler Paralel dengan Mencetak Bit Epigenetik pada DNA.”
Studi ini memperkenalkan metode perintis untuk penyimpanan data berbasis DNA. Dengan menggunakan metilasi enzimatik, para peneliti mengembangkan cara untuk mengkodekan data sebagai modifikasi epigenetik, yang disebut “epi-bit,” yang dapat ditambahkan secara tepat ke templat DNA universal. Inovasi ini menawarkan pendekatan yang dapat diskalakan dan dapat diprogram untuk penyimpanan data molekuler.
Ketika dunia menghadapi peningkatan tantangan dalam mengelola aliran informasi digital yang terus tumbuh, DNA menghadirkan solusi yang menarik. Dengan kepadatan penyimpanannya yang luar biasa-hanya satu gram DNA dapat menampung 215.000 terabyte, setara dengan 10 juta jam video definisi tinggi (Imburgia & Nivala, 2024)-dan stabilitas jangka panjangnya, DNA adalah media yang ideal untuk penyimpanan data. Namun, metode tradisional mengandalkan de novo Sintesis, di mana nukleotida ditambahkan secara berurutan, membuat prosesnya lambat dan mahal. Metode yang dikembangkan oleh Zhang dan timnya mengatasi keterbatasan ini dengan memungkinkan perakitan DNA paralel yang dapat diprogram, membuat penulisan data lebih cepat dan lebih efisien.
Selain itu, metode epi-bit dapat digunakan oleh individu untuk mempersonalisasikan penyimpanan DNA mereka, seperti yang ditunjukkan oleh implementasi metode oleh 60 sukarelawan dari beragam latar belakang akademik. Ini dengan jelas menunjukkan metode epi-bit Zhang et al yang potensial memiliki metode yang dapat diakses, serbaguna, cepat, dan berbiaya rendah untuk penyimpanan DNA.
Metodologi penyimpanan DNA epigenetik
- Informasi dikodekan melalui metilasi selektif pada basa sitosin dalam DNA.
- Fragmen DNA pra-disintesis, yang disebut DNA Bricks, dirakit pada untai DNA yang dapat digunakan kembali. Setiap bata DNA berikatan dengan lokasi yang unik di untai.
- Ikatan yang tepat dari bata memandu enzim untuk memetilasi posisi spesifik pada templat, yang secara efektif “mencetak” data ke templat.
- Mengikuti sistem biner yang sama dengan perangkat keras komputer, masing -masing bata DNA membawa situs yang dimetilasi atau tidak dimetilasi untuk masing -masing mengkodekan 1 atau 0.
- Epi-bit dibaca menggunakan perangkat sekuensing nanopore.
Temuan utama dan aplikasi praktis
Dengan menggunakan metode Epi-Bit, para peneliti dapat menulis 275.000 bit informasi ke lima templat pada platform otomatis, tanpa sintesis DNA yang diperlukan, termasuk dua foto definisi tinggi dari harimau putih dan panda raksasa.
Di Idnadrive, platform yang dibuat oleh Zhang et al. Itu memungkinkan pengguna untuk mengkodekan data sendiri, sukarelawan mengkodekan sekitar 5.000 bit data menggunakan kit penulisan epi-bit. Tingkat kesalahan saat membaca data serendah 1,42%.
Referensi: “Penyimpanan Data Molekuler Paralel dengan Mencetak Bit Epigenetik pada DNA” oleh Cheng Zhang, Ranfeng Wu, Fajia Sun, Yisheng Lin, Yuan Liang, Jiongjiong Teng, Na Liu, Qi Ouyang, Long Qian dan Hao Yan, 23 Oktober 2024, Alam.
Doi: 10.1038/s41586-024-08040-5
