Nieuws

Wetenschappers ontwikkelen een nieuw schaalbaar, op DNA gebaseerd gegevensopslagsysteem

Wetenschappers ontwikkelen een nieuw schaalbaar, op DNA gebaseerd gegevensopslagsysteem


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een baanbrekende benadering van DNA-gegevensopslagsystemen ontwikkeld waarmee enkele van de belangrijkste obstakels voor de ontwikkeling van de technologie worden weggenomen.

Uiteindelijk hebben de wetenschappers een systeem gemaakt dat gemakkelijker op te schalen is voor praktisch gebruik en ons een voorzichtige stap dichterbij brengt om te zien dat DNA-opslagsystemen algemeen worden gebruikt.

GERELATEERD: WAT IS DNA-COMPUTING, HOE WERKT HET EN WAAROM IS HET EEN GROTE DEAL

We zijn levende voorbeelden van de kracht van DNA-computing

Een groot voordeel van DNA-opslag ten opzichte van kwantumcomputers is dat we zonder enige twijfel weten dat het werkt; ieder van ons is een levend voorbeeld van de gegevensopslag en rekenkracht van DNA-computing.

Bovendien kunnen meer dan 10 biljoen DNA-moleculen in één kubieke centimeter worden geperst. Dit betekent dat een kubieke centimeter materiaal in theorie 10 biljoen berekeningen tegelijk kan uitvoeren en maar liefst 10 terabyte aan gegevens kan bevatten. Dit is orden van grootte meer informatie dan bestaande systemen van vergelijkbare grootte.

Er zijn echter enkele belangrijke hindernissen die moeten worden overwonnen als DNA-computing zijn potentieel wil bereiken.

"De meeste van de bestaande opslagsystemen voor DNA-gegevens vertrouwen op polymerasekettingreactie (PCR) om toegang te krijgen tot opgeslagen bestanden, wat zeer efficiënt is in het kopiëren van informatie, maar een aantal belangrijke uitdagingen met zich meebrengt," vertelde Albert Keung, co-corresponderende auteur van een paper over het werk. SciTechDaily.

"We hebben een systeem ontwikkeld met de naam Dynamic Operations and Reusable Information Storage, of DORIS, dat niet afhankelijk is van PCR. Dat heeft ons geholpen enkele van de belangrijkste obstakels aan te pakken waarmee de praktische implementatie van DNA-gegevensopslagtechnologieën te maken heeft, ”legt Keung uit.

De bevindingen werden gepresenteerd in een paper met de titel 'Dynamic and scalable DNA-based information storage', die in het tijdschrift werd gepubliceerdNature Communications.

Zeg hallo tegen DORIS

De huidige systemen zijn grotendeels afhankelijk van DNA-sequenties die primer-bindende sequenties worden genoemd. Deze worden toegevoegd aan de uiteinden van DNA-strengen die informatie opslaan.

Uiteindelijk dient de primer-bindende sequentie van DNA als een bestandsnaam - wanneer een gebruiker een specifiek bestand wil, halen ze de DNA-strengen op die die sequentie dragen.

Een van de belangrijkste problemen met DNA-computersystemen die PCR gebruiken, is dat het systeem de temperatuur van het opgeslagen genetische materiaal drastisch moet verhogen en verlagen om het dubbelstrengs DNA uit elkaar te scheuren en de primer-bindende sequentie te onthullen.

DORIS hanteert een meer praktische benadering. In plaats van dubbelstrengs DNA te gebruiken als primer-bindende sequentie, gebruikt DORIS een "overhang" die bestaat uit een enkele DNA-streng. Dit betekent dat DORIS de relevante primer-bindende sequenties kan vinden zonder het dubbelstrengs DNA te verstoren - waardoor drastische temperatuurveranderingen overbodig zijn.

"Met andere woorden, DORIS kan bij kamertemperatuur werken, waardoor het veel haalbaarder wordt om technologieën voor DNA-gegevensbeheer te ontwikkelen die haalbaar zijn in realistische scenario's", zegt James Tuck, co-corresponderende auteur van het artikel en een professor in elektriciteit en computer engineering bij NC State, vertelt SciTechDaily.

Wat meer is, als DORIS eenmaal de juiste DNA-sequentie heeft geïdentificeerd, is het niet afhankelijk van PCR om kopieën te maken. In plaats daarvan transcribeert het systeem DNA naar RNA, dat vervolgens weer in DNA wordt getranscribeerd. Eerdere systemen die PCR gebruikten, zouden in wezen het bestand moeten vernietigen om het te kunnen lezen.

"We hebben een functioneel prototype van DORIS ontwikkeld, dus we weten dat het werkt", zegt Keung. "We zijn nu geïnteresseerd in het opschalen, versnellen en in een apparaat plaatsen dat het proces automatiseert, waardoor het gebruiksvriendelijk wordt."


Bekijk de video: Genexpressie en genregulatie (November 2022).