购物车 
双质粒编辑可以提高DNA数字存储能力
Release Time：2022-08-08 基于DNA的信息是连接信息技术和生物技术的一个新的跨学科领域。 该领域希望通过使用 DNA 作为信息存储介质来满足对长期数据存储的巨大需求。 然而，尽管 DNA 具有强稳定性、高存储密度和低维护成本，但研究人员仍面临着准确重写 DNA 序列中编码的数字信息的问题。
DNA数据存储技术一般有两种模式，即“体外硬盘模式”和“体内CD模式”。体内模式的主要优点是其通过细胞复制低成本、可靠地复制染色体DNA。由于这个特性，它可以用于快速和低成本的数据复制传播。然而，由于某些信息的编码DNA序列包含大量重复和均聚物的出现，因此这些信息只能“写入”和“读取”，而不能准确地“重写”。
为解决改写问题，清华大学化学系刘凯教授、中科院长春应用化学研究所李晶晶教授、浙江大学陈东教授领导了一个该研究小组最近开发了一种双质粒编辑系统，用于准确处理微生物载体中的数字信息。他们的发现发表在《科学进展》上。
研究人员利用设计合理的编码算法和信息编辑工具在体内建立了双质粒系统。这种双质粒系统适用于存储、读取和重写各种类型的信息，包括文本、密码本和图像。它充分探索了 DNA 序列的编码能力，无需任何寻址索引或备份序列。同时兼容多种编码算法，编码效率高。例如，当前系统的编码效率达到每核苷酸 4.0 位。
为了在体内重写存储在外源 DNA 序列中的复杂信息时实现高效率和可靠性，使用了各种 CRISPR 相关蛋白 (Cas) 和重组酶。这些工具由其相应的 CRISPR RNA (crRNA) 引导，以切割 DNA 序列中的目标基因座，从而可以处理和重写特定信息。由于互补的核酸分子对之间的高度特异性，信息编码的DNA序列被重组酶准确地重建以编码新的信息。由于对crRNA序列进行了优化，信息改写工具对复杂信息的适应性更强，从而实现了高达94%的改写可靠性，与现有的基因编辑系统相媲美。
双质粒系统可以作为基于DNA的体内信息重写的通用平台，从而为分子水平的大型复杂数据的信息处理和目标特异性重写提供了新的策略。
“我们相信这种策略也可以应用于具有更大基因组的活宿主，例如酵母，这将进一步为大数据存储的实际应用铺平道路，”刘教授说。
DNA数据存储技术一般有两种模式，即“体外硬盘模式”和“体内CD模式”。体内模式的主要优点是其通过细胞复制低成本、可靠地复制染色体DNA。由于这个特性，它可以用于快速和低成本的数据复制传播。然而，由于某些信息的编码DNA序列包含大量重复和均聚物的出现，因此这些信息只能“写入”和“读取”，而不能准确地“重写”。
为解决改写问题，清华大学化学系刘凯教授、中科院长春应用化学研究所李晶晶教授、浙江大学陈东教授领导了一个该研究小组最近开发了一种双质粒编辑系统，用于准确处理微生物载体中的数字信息。他们的发现发表在《科学进展》上。
研究人员利用设计合理的编码算法和信息编辑工具在体内建立了双质粒系统。这种双质粒系统适用于存储、读取和重写各种类型的信息，包括文本、密码本和图像。它充分探索了 DNA 序列的编码能力，无需任何寻址索引或备份序列。同时兼容多种编码算法，编码效率高。例如，当前系统的编码效率达到每核苷酸 4.0 位。
为了在体内重写存储在外源 DNA 序列中的复杂信息时实现高效率和可靠性，使用了各种 CRISPR 相关蛋白 (Cas) 和重组酶。这些工具由其相应的 CRISPR RNA (crRNA) 引导，以切割 DNA 序列中的目标基因座，从而可以处理和重写特定信息。由于互补的核酸分子对之间的高度特异性，信息编码的DNA序列被重组酶准确地重建以编码新的信息。由于对crRNA序列进行了优化，信息改写工具对复杂信息的适应性更强，从而实现了高达94%的改写可靠性，与现有的基因编辑系统相媲美。
双质粒系统可以作为基于DNA的体内信息重写的通用平台，从而为分子水平的大型复杂数据的信息处理和目标特异性重写提供了新的策略。
“我们相信这种策略也可以应用于具有更大基因组的活宿主，例如酵母，这将进一步为大数据存储的实际应用铺平道路，”刘教授说。
