I ricercatori del Cavendish Laboratory presso l'Università di Cambridge hanno annunciato la creazione di un metodo che consentirà di archiviare dati crittografati in molecole di DNA, oltre che di riscriverli. Gli scienziati hanno parlato di questo sulla rivista Nano Letters.
I ricercatori del Cavendish Laboratory presso l'Università di Cambridge hanno annunciato la creazione di un metodo che consentirà di archiviare dati crittografati in molecole di DNA, oltre che di riscriverli. Gli scienziati hanno parlato di questo sulla rivista Nano Letters.
L'idea di immagazzinare informazioni usando il codice genetico è sintetizzare lunghe molecole di DNA con sequenze individuali di blocchi di base. La densità di registrazione dei dati, che si ottiene in questo modo, è di ordini di grandezza superiore rispetto alle attuali tecnologie magnetiche o allo stato solido e il tempo di memorizzazione raggiunge migliaia, non decine di anni. La durata e la densità dei dati sul DNA sarebbero particolarmente utili per l'archiviazione, se non per alcune limitazioni significative.
"Una delle maggiori sfide è creare il DNA", afferma Ulrich Keizer, professore di fisica applicata all'Università di Cambridge. - La sintesi de novo di molecole di DNA con date sequenze di unità di base è piuttosto lunga, molto laboriosa e richiede l'uso di enzimi. Ma con il nostro approccio è diventato più facile: è come costruire un modello con i mattoncini LEGO. Devi solo mescolare gli ingredienti, scaldarli e raffreddarli."
Anche la lettura dei dati memorizzati nelle sequenze di DNA è lenta e costosa. La tecnologia di sequenziamento ha fatto molta strada, ma fa ancora molto affidamento sulla creazione di miliardi di copie di una molecola per amplificare i segnali dalle interazioni proteiche. Un metodo di sequenziamento alternativo fa passare una molecola di DNA attraverso un nanoporo e legge la sequenza in tempo reale in base ai cambiamenti nella corrente ionica quando diverse coppie di basi lo attraversano. Sebbene sia più economico ed efficiente, leggere i bit di una sequenza di DNA in questo modo richiede ancora troppo tempo per le tecnologie di archiviazione.
Gli autori del nuovo lavoro hanno sviluppato un approccio che consente di leggere facilmente e con precisione le informazioni utilizzando nanopori e di scriverle semplicemente mescolando sostanze. La chiave del nuovo approccio è controllare la "ricottura" delle estremità adesive del DNA a filamento singolo. La sequenza nucleotidica nella spina dorsale del DNA è la stessa in tutte le molecole utilizzate, ma il filamento complementare biotinilato può contenere altre basi. Quando il filamento complementare è biotinilato, si legherà alle molecole di streptavidina, rendendo facile rilevare il cambiamento nella corrente ionica mentre il DNA passa attraverso il nanoporo. Di conseguenza, la presenza di questa sostanza su una parte particolare del DNA viene registrata nel programma di lettura come "1" e la sua assenza come "0".
La nuova tecnologia per la scrittura e la lettura delle informazioni utilizza un DNA a filamento singolo aggiuntivo che rimane in fuori dopo la funzionalizzazione, il che rende facile cancellare e riscrivere le informazioni. I dati rimangono crittografati dai filamenti biotinilati che sporgono. Questo è possibile perché solo chi conosce la sequenza delle estremità adesive del DNA a filamento singolo saprà quale sequenza deve avere il filamento complementare legato alla streptovidina per avere la sequenza di zeri e quelli ottenuti dal sequenziamento dei nanopori. Ora i ricercatori hanno in programma di espandere la tecnologia, di sperimentare sostanze diverse dalla streptovidina per migliorare l'efficienza dei processi di registrazione e cancellazione delle informazioni.
Autore: Nikita Shevtsev
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