توسعه دوربین بیولوژیکی برای ذخیره داده های DNA

دانشمندان روش جدیدی برای استفاده از چگالی ذخیره داده های DNA به روشی مقیاس‌پذیر ابداع کرده‌اند که شامل یک دوربین بیولوژیکی برای نمایش تصاویر در DNA سلول‌های زنده است و با یک سری بارکد برای بازیابی داده‌ها، علامت گذاری می‌شوند.

به گزارش تکناک، طبیعت مانند بسیاری از فناوری‌های انسانی، در مورد ذخیره‌سازی داده‌ها هم از ما پیشی گرفته است. DNA می‌تواند اطلاعات را کارآمدتر از هر سیستمی که ما تاکنون ساخته‌ایم، ذخیره کند و 215 میلیون گیگابایت داده را در یک گرم از چیزها جمع کند. DNA در شرایط مناسب می‌تواند هزاران سال یا حتی بیشتر دوام بیاورد، بنابراین جای تعجب نیست که دانشمندان در تلاشند راه‌هایی برای ذخیره داده‌ها روی DNA بیابند.

اما مطمئناً در این راه موانعی وجود دارد. سنتز مصنوعی DNA به سختی انجام می شود و می تواند شکننده باشد، که استفاده از آن را در مقیاس های بزرگ مورد نیاز دشوار می کنند. اکنون دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) یک روش نویدبخش جدید برای ایجاد داده ها و خواندن آن ها از طریق DNA ایجاد کرده اند. این تیم تحقیقاتی می‌گوید این تکنیک مانند یک نسخه بیولوژیکی یک دوربین دیجیتال عمل می‌کند و به این ترتیب آن‌ها این نسخه بیولوژیکی را «BacCam» نامیده‌اند.

پروفسور پو چوئه لو، محقق اصلی این مطالعه گفت: DNA درون یک سلول را به‌عنوان یک فیلم عکاسی توسعه نیافته تصور کنید. با استفاده از اپتوژنتیک که تکنیکی است که فعالیت سلول‌ها را با نوری شبیه به مکانیسم شاتر دوربین کنترل می‌کند، ما موفق شدیم با چاپ سیگنال‌های نوری بر روی فیلم DNA تصاویری بگیریم.

در این روش اساساً از لیزرهای نور قرمز و آبی برای تحریک فعالیت ژن در باکتری‌های مهندسی شده ویژه استفاده می‌شود که داده‌های موجود در DNA آنها را رمزگذاری می‌کند. از تکنیک‌های بارکدینگ موجود برای برچسب‌گذاری داده‌ها با برچسب‌های ID منحصربه‌فرد استفاده می‌شود که سپس می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی سازماندهی و بازیابی شوند.

تیم تحقیقاتی در آزمایشات، نشان داد که سیستم BacCam می تواند برای گرفتن و ذخیره چندین تصویر به طور همزمان استفاده شود. نکته مهم این است که استفاده از باکتری‌های زنده، آسان‌تر، ارزان‌تر و مقیاس‌پذیرتر از سنتز DNA مصنوعی از ابتدا است و این سلول‌ها در شرایط عادی راحت‌تر زنده می‌مانند.

پو گفت: با استفاده از قدرت DNA و مدارهای اپتوژنتیک، ما اولین دوربین دیجیتال زنده را ایجاد کرده ایم که روشی مقرون به صرفه و کارآمد برای ذخیره سازی داده های DNA ارائه می دهد. روش ما نه تنها کاربردهای بیشتر ذخیره‌سازی داده‌های DNA را بررسی می‌کند، بلکه فناوری‌های جمع‌آوری داده‌های موجود را در چارچوب بیولوژیکی مهندسی مجدد می‌کند. ما امیدواریم که این سیستم زمینه را برای ادامه نوآوری در زمینه ثبت و ذخیره داده ها، فراهم کند.