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DNA存储架构可以用来存储健康记录,开发自我复制的机器

一个国际研究小组开发了一种基于DNA的存储结构,用于生产具有不可变存储器的材料,这些材料可用于存储电子健康记录或促进自我复制机器的开发。研究人员在周一出版的《自然生物技术》杂志上发表的一篇研究报告中写道,这种“事物的DNA”(DoT)存储框架使用DNA分子来记录数据。然后这些分子被包裹在纳米二氧化硅颗粒包裹的DNA(SPED)珠中,这些珠被融合成各种材料,用于打印或铸造任何形状的物体。

研究人员使用DoT三维打印了一只斯坦福兔(Stanford Bunny)——一个由格雷格特克(Greg Turk)和马克莱沃伊(Marc Levoy)于1994年开发的计算机图形学三维测试模型——该模型包含一个45 kB的数字DNA蓝图,可用于自身合成。研究人员指出,这种结构让人联想到生物有机体,在生物有机体中,制造物体的指令存在于有机体内部。
他们合成了5代兔子,每一代都来自上一代的记忆,没有额外的DNA合成或信息降解,显示出通过使用便携式测序仪消耗一分钟的材料,可以从3D物体中完美而快速地检索数据。
研究人员从兔子的耳朵上剪下约10毫克的印刷材料,约占总材料的0.3%,然后释放出加速的珠子来提取DNA。回收的DNA文库被放大,然后用Illumina iSeq进行测序——这个过程耗时17小时,读取量超过100万次。

然后,他们使用DoT结构进行了多轮复制实验,使用来自父母斯坦福兔子的材料创建了三个后代的3D结构,然后提取并测序DNA。随后,研究人员将相同的程序重复了五代,每一代都含有融合先前实验的PCR扩增DNA分子所产生的物质。
最后,为了证明长期储存DNA的能力,他们在第五代兔子合成9个月后对其进行了测序,对信息进行了测序,并用它生成了下一代产品。研究人员发现,他们能够从所有五代后代中完美地检索文件,包括在合成后9个月检索信息。
然后,通过在有机玻璃眼镜镜片中存储1.4毫巴的DNA,测试点的可伸缩性。研究小组写道:“最终的结果是一副普通的眼镜,配上普通的透射率镜头,秘密存储视频信息。”。
为了测试他们是否可以检索视频,研究人员切除了10毫克的有机玻璃,并将其溶解在丙酮中,只留下SPED珠。然后,他们按照标准提取步骤,得到0.4ng的DNA,相当于大约6000份编码文件。iSeq测序结果为570万对端读。
作者写道:“DoT可以用于在医疗植入物中存储电子健康记录,将数据隐藏在日常物品(隐写术)中,并制造包含自己蓝图的物品。”它还可以促进自我复制机器的发展。”
他们假设DoT体系结构可以用于需要访问蓝图级信息的应用程序中,无论是在个性化项目中还是在大规模制造的对象中。例如,在3D医疗或牙科植入物领域,每个结构都是独特的,必须根据患者的精确解剖结构进行定制。由于SPED珠是无毒的,DOT将允许植入物的设计和其他医疗信息存储在植入物本身中,提供了传统的电子病历的远程备份替代方案。
作者总结说:“我们的研究结果表明,一个点库具有足够的复制能力,可以为几乎无限量的物体提供存储材料。”

原创文章,作者:温大人,如若转载,请注明出处:https://www.dnanews.cn/international/33576.html

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