Microsoft hat 10 Millionen Stränge synthetischer DNA gekauft

Für Experimente mit Langzeitdatenspeicherung

Microsoft kauft 10 Millionen Stränge synthetischer DNA von Twist Bioscience . Eine solche Menge an Biomaterial ist erforderlich, um zu überprüfen, wie geeignet es für die Langzeitspeicherung von Informationen ist.

Die Informationsdichte in der DNA hat seit langem die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich gezogen: In einem Gramm DNA wird 1 Zettabyte (Milliarden Terabyte) Daten gespeichert und unter geeigneten Bedingungen über Tausende von Jahren unverändert gespeichert . Der Punkt ist klein: Lernen Sie, Informationen billig und zuverlässig zu lesen und zu schreiben.

Im Laufe der Jahre wurden wiederholt erfolgreiche Experimente mit der Aufzeichnung von Binärdaten in DNA-Basenpaare durchgeführt. Bereits 2010 gelang es Biologen aus Hongkong, synthetische DNA in die E. coli-Bakterienzelle einzuführen , und 2012 schrieben Harvard-Wissenschaftler 643 Kilobyte Daten in die DNA und stellten damit einen neuen Rekord für die Menge der aufgezeichneten Informationen auf.

Zur Codierung von Informationen in DNA wird ein quadratisches Zahlensystem entsprechend der Anzahl der Nukleotide verwendet (0 = A, 1 = T, 2 = C, 3 = G). Zum Beispiel übersetzten Spezialisten der chinesischen Universität von Hongkong den Text in Zahlen gemäß der ASCII-Tabelle (i = 105; G = 71; E = 69; M = 77) und dann in das quaternäre System (105 → 1221; 71 → 0113; 69 → 0111; 77) → 0131) und dann in die Nukleotidkette.

iGem → 1221011301110131 → ATCTATTGATTTATGT

Harvard-Spezialisten verwendeten eine andere Methode. Erstens gaben sie die Verwendung lebender Organismen grundsätzlich auf und führten synthetische DNA in ein Molekül ein, das auf einem kommerziellen DNA-Chip erzeugt wurde. Somit kann die aufgezeichnete Information nicht aufgrund genetischer Mutationen während der Evolution des Wirtsorganismus verloren gehen. Zweitens verwendeten sie keinen ASCII-Text, sondern Binärcode - eine Datei mit einem Buch, wobei die HTML-Formatierung und JPEG-Illustrationen beibehalten wurden. Der Code wurde in 96-Bit-Blöcke unterteilt, einschließlich einer eindeutigen 19-Bit-Adresse für jeden Block (im Diagramm rot dargestellt).



Seitdem wurden die Datencodierungstechniken schrittweise verbessert. Verbesserte Technologie zum Lesen von Informationen aus DNA. Forscher von Microsoft Research haben ebenfalls dazu beigetragen: Sie haben kürzlich ein wissenschaftliches Papier veröffentlicht.zu diesem Thema.

Twist Bioscience ist spezialisiert auf Technologien zur Aufzeichnung von Informationen in DNA mit einer speziellen Maschine zur Massenproduktion von synthetischer DNA, die im Unternehmen entwickelt wurde. Die Hauptkunden von Twist Bioscience sind Forschungslabors, die die genetisch veränderten Bakterien herstellen, die bei bestimmten chemischen Reaktionen zur Herstellung spezifischer Arzneimittel benötigt werden. Die Verwendung von genetischem Material zum Speichern von Informationen ist ein neuer Bereich von Twist Bioscience.

Kundenspezifische synthetische DNAs einer bestimmten Konfiguration kosten etwa 10 Cent für ein Basenpaar. Twist Bioscience erwartet, den Preis in naher Zukunft auf 2 Cent zu senken.

"Sie sagen uns die DNA-Sequenz, wir produzieren die Kette von Grund auf neu" -sagte Emily Leproust, Geschäftsführerin von Twily Bioscience, zu einem Vertrag mit Microsoft. Das hergestellte Biomaterial wird an Microsoft gesendet, während die Bioingenieure von Twist Bioscience nicht einmal wissen, welche spezifischen Informationen in den Molekülen codiert sind, da sie keinen Entschlüsselungsschlüssel haben.

Im Labor testet Microsoft mithilfe künstlichen Alterns, ob die DNA Informationen für 1.000 Jahre aufbewahrt.

Das Lesen von Informationen aus der DNA erfolgt durch genetische Sequenzierung. In den letzten 20 Jahren sind die Kosten für dieses Verfahren erheblich gesunken. Beispielsweise dauerte das Projekt zur Sequenzierung des menschlichen Genoms von 1993 bis 2003 und kostete etwa 3 Milliarden US-Dollar. Heute kann ein solches Verfahren für 1000 US-Dollar durchgeführt werden.

Wenn der Preisverfall so schnell anhält und es möglich ist, die Anzahl der Lesefehler zu verringern , kann DNA tatsächlich als akzeptables Medium angesehen werden. Wir müssen die Preise um das 10.000-fache senken - und die Technologie wird den Massen zugute kommen, da bin ich mir sicher, Emily Leprust.

Source: https://habr.com/ru/post/de393641/