未来已来:基于基因组编辑的数据储存

DNA一直被认为是数据存储的优质媒介,但真正实现基于DNA的数据存储可能仍然只在科幻片中见过。

最近,利用基因组编辑系统CRISPR-Cas,科研人员实现了活体细菌细胞中的黑白图片和短片的储存,开启了基于DNA进行数据储存的大门。

CRISPR-Cas系统本身是微生物抵抗病毒入侵的自身适应性免疫系统。在原核性病毒防御系统中,CRISPR相关的蛋白Cas1和Cas2具有整合酶的功能,用于获取入侵病毒的核苷酸序列并储存到CRISPR串联序列中。

基于这一特点,科研人员将图片或短片的相位值转化成核苷酸编码,并分配到多个独立合成的前序(protospacer)寡核苷酸片段中。随后利用电转化将这些片段介入到一个细菌群体中,并过表达Cas1-Cas2整合酶使得细菌细胞获取这些片段到它们的基因组中。这些信息通过细菌的保存和繁殖可以长期储存。

利用高通量测序,这些整合的信息又可以迅速的被恢复成原始的图像。随着测序深度的增加,图像重构的精确度也迅速增加。

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该研究内容最近在线发表于著名科学期刊Nature杂志上,原文链接


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