Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han convertido un desafío de larga data en el almacenamiento de datos de ADN en una herramienta, usándola para ofrecer a los usuarios vistas previas de archivos de datos almacenados, como versiones en miniatura de archivos de imágenes.
El almacenamiento de datos de ADN es una tecnología atractiva porque tiene el potencial de almacenar una enorme cantidad de datos en un paquete pequeño, puede almacenar esos datos durante mucho tiempo y lo hace de una manera energéticamente eficiente. Sin embargo, hastaahora, no era posible obtener una vista previa de los datos en un archivo almacenado como ADN; si deseaba saber qué era un archivo, tenía que "abrir" todo el archivo.
"La ventaja de nuestra técnica es que es más eficiente en términos de tiempo y dinero", dice Kyle Tomek, autor principal de un artículo sobre el trabajo y estudiante de doctorado en NC State.asegúrese de qué archivo tiene los datos que desea, no tiene que secuenciar todo el ADN en todos los archivos potenciales. En su lugar, puede secuenciar porciones mucho más pequeñas de los archivos de ADN para que sirvan como vistas previas ".
Aquí hay una descripción general rápida de cómo funciona esto.
Los usuarios "nombran" sus archivos de datos adjuntando secuencias de ADN llamadas secuencias de unión de cebadores a los extremos de las cadenas de ADN que almacenan información. Para identificar y extraer un archivo determinado, la mayoría de los sistemas utilizan la reacción en cadena de la polimerasa PCR. Específicamente,utilizan un pequeño cebador de ADN que coincide con la secuencia de unión del cebador correspondiente para identificar las hebras de ADN que contienen el archivo que desea. A continuación, el sistema utiliza la PCR para hacer muchas copias de las hebras de ADN relevantes y luego secuencia la muestra completa. Porque el procesohace numerosas copias de las cadenas de ADN objetivo, la señal de las cadenas objetivo es más fuerte que el resto de la muestra, lo que permite identificar la secuencia de ADN objetivo y leer el archivo.
Sin embargo, un desafío al que se han enfrentado los investigadores de almacenamiento de datos de ADN es que si dos o más archivos tienen nombres de archivo similares, el PCR copiará inadvertidamente partes de varios archivos de datos. Como resultado, los usuarios deben asignar nombres muy distintos a los archivos.evite obtener datos desordenados.
"En algún momento se nos ocurrió que podríamos usar estas interacciones no específicas como una herramienta, en lugar de verlas como un problema", dice Albert Keung, coautor correspondiente de un artículo sobre el trabajo yprofesor asistente de ingeniería química y biomolecular en NC State.
Específicamente, los investigadores desarrollaron una técnica que utiliza nombres de archivo similares para permitirles abrir un archivo completo o un subconjunto específico de ese archivo. Esto funciona mediante el uso de una convención de nomenclatura específica al nombrar un archivo y un subconjunto dado de laPueden elegir si abrir el archivo completo, o simplemente la versión de "vista previa", manipulando varios parámetros del proceso de PCR: la temperatura, la concentración de ADN en la muestra y los tipos y concentraciones de reactivos en la muestra..
"Nuestra técnica hace que el sistema sea más complejo", dice James Tuck, coautor correspondiente del artículo y profesor de ingeniería informática en NC State. "Esto significa que tenemos que ser aún más cuidadosos al administrar tanto el archivo-convenciones de nomenclatura y las condiciones de PCR. Sin embargo, esto hace que el sistema sea más eficiente en cuanto a datos y mucho más fácil de usar ".
Los investigadores demostraron su técnica al guardar cuatro archivos de imagen JPEG grandes en el almacenamiento de datos de ADN y recuperar miniaturas de cada archivo, así como los archivos completos de alta resolución en su totalidad.
"Aunque solo hemos almacenado archivos de imágenes, esta tecnología es ampliamente compatible con otros tipos de archivos. También proporciona esta nueva funcionalidad sin costo adicional", dice Kevin Volkel, coautor del trabajo y estudiante de doctorado enEstado de Carolina del Norte.
La nueva técnica de "vista previa de archivos" también es compatible con el sistema de enriquecimiento de ADN y separación anidada DENSe que los investigadores crearon para hacer que el almacenamiento de datos de ADN sea más práctico. DENSe hizo que los sistemas de almacenamiento de ADN fueran más escalables mediante la introducción de técnicas mejoradas para el archivo de datosetiquetado y recuperación.
"Actualmente estamos buscando socios de la industria que nos ayuden a explorar la viabilidad comercial de la tecnología", dice Keung.
El trabajo se realizó con el apoyo de la National Science Foundation, en virtud de las subvenciones 1650148, 1901324 y 2027655; y de una beca de asistencia para graduados en áreas de necesidad nacional del Departamento de Educación.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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