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《Nature | 通过在 DNA 上打印表观遗传位点进行平行分子数据存储》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 朱晓琳
  • 发布时间：2024-10-25
  •   2024年10月23日，亚利桑那州立大学颜颢、北京大学定量生物学中心钱珑、欧阳颀及北京大学计算机学院张成等人在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA 的研究论文。

      该研究描述了一种受表观遗传学启发的DNA数据存储新方法——表观比特（epigenetic bits），或可提高将数据写入DNA的速度和成本效益。

      在该技术的演示中，研究团队将一张中国汉代拓片图像（16833比特）和一张熊猫照片（252504比特）存储进了DNA，其可被准确地印刷和检索出来。该技术有望为可持续、高密度数据存储技术不断增长的需求提供可规模化的解决方案。在这项最新研究中，研究团队开发了一种非常规的DNA数据写入框架，该框架允许基于DNA自组装引导的酶促甲基化将任意的表观比特（epigenetic bits）以并行方式稳定地写入DNA模板上。 

      这种称为“表观比特”的方法，类似于传统的比特，以两个二进制值中的一个（0或1）来存储信息，对应碱基是否甲基化。研究团队通过使用有限的700种DNA活字和5个模板进行编程，在一个自动平台上实现了约27.5万个比特的免合成写入，每个反应的写入输出为350比特，远远超过依赖DNA从头合成的数据存储系统每个反应约1比特的输出量。

      这一方法可用于存储图像和文本，研究团队展示了使用该方法存储一张中国汉代老虎拓印图像（16833比特）和一张熊猫照片图像（252504比特），通过纠错解码，存储的图像能够被完美恢复。总的来说，该研究提出了一种并行、可编程、稳定和可扩展的DNA数据存储新模式。这种非传统的模式为生物分子系统的实际数据存储和双模式数据功能开辟了途径。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08040-5
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