Microsoft-eko eta Washingtongo Unibertsitateko ikertzaileek artifizialki sortutako DNArako datu-biltegiratze sistema guztiz automatizatu eta irakurgarria dela frogatu dute. Hau funtsezko urratsa da teknologia berriak ikerketa-laborategietatik datu-zentro komertzialetara eramateko.
Garatzaileek proba sinple batekin frogatu zuten kontzeptua: arrakastaz kodetu zuten "kaixo" hitza DNA sintetikoko molekula baten zatietan eta datu digitaletan bihurtu zuten, amaiera-muturreko sistema guztiz automatizatu baten bidez, zeina deskribatzen dena. , martxoaren 21ean argitaratua Nature Scientific Reports-en.
DNA molekulek informazio digitala oso dentsitate altuetan gorde dezakete, hau da, datu-zentro modernoek hartzen dutena baino magnitude ordena askoz txikiagoa den espazio fisikoan. Munduak egunero sortzen duen datu kopuru handia gordetzeko irtenbide itxaropentsuetako bat da, negozio-erregistroetatik eta animalia politen bideoetatik hasi eta espazioko argazki eta irudi medikoetaraino.
Microsoften arteko hutsunea gainditzeko moduak aztertzen ari da eta kontserbatu nahi ditugu, eta horiek kontserbatzeko gure gaitasuna. Metodo horien artean, algoritmoak eta konputazio molekularreko teknologiak garatzea . Horri esker, datu-zentro moderno handi batean gordetako informazio guztia dado batzuen tamainako espazio batean sar daiteke.
“Gure helburu nagusia da, azken erabiltzailearentzat, hodeiko beste edozein biltegiratze sistemaren itxura ia berdina izango duen sistema bat abian jartzea: informazioa datu-zentrora bidaltzen da eta bertan gordetzen da, eta gero bezeroak behar duenean agertzea besterik ez da. ” dio Karin Strauss Microsoft ikertzaileak. "Horretarako, automatizazio ikuspegitik zentzu praktikoa zuela frogatu behar genuen".
Informazioa laborategi batean sortutako DNA sintetikoetan gordetzen da, pertsonen edo beste izaki bizidunen DNAn baino, eta sistemara bidali aurretik zifratu daiteke. Sintetizagailuak eta sekuentziadoreak bezalako makina konplexuek dagoeneko prozesuaren funtsezko atalak egiten dituzten arren, tarteko urrats askok orain arte ikerketa-laborategi batean esku-lana behar izan dute. "Ez da erabilera komertzialerako egokia", esan zuen Chris Takahashik, USF-ko Paul Allen Informatika eta Ingeniaritza Eskolako ikertzaile senior batek ().
"Ezin duzu datu-zentroan pipetekin ibiltzen den jendea, giza akatsetarako joera handiegia da, garestiegia da eta leku gehiegi hartzen du", azaldu du Takahashik.
Datuak biltegiratzeko metodo honek komertzialki zentzua izan dezan, bai DNA-sintesiaren kostuak —sekuentzia esanguratsuen oinarrizko eraikuntza-blokeak sortzeko— eta gordetako informazioa irakurtzeko beharrezkoa den sekuentziazio-prozesuaren kostuak murriztu behar dira. Ikertzaileek diote hori dela norabidea .
Automatizazioa puzzlearen beste pieza giltzarri bat da, eta datuen biltegiratzea eskala komertzialean eta merkeagoa da, Microsoft ikertzaileen arabera.
Baldintza jakin batzuetan, DNAk artxibo-biltegiratze sistema modernoek baino askoz gehiago iraun dezakete, hamarkadatan degradatzen direnak. ADN batzuek baldintza ez-idealetan bizirik irautea lortu dute hamarnaka mila urtez —mamut-enborretan eta lehen gizakien hezurretan—. Horrek esan nahi du datuak horrela gorde daitezkeela gizatasuna existitzen den bitartean.
DNA biltegiratzeko sistema automatizatuak Microsoftek eta Washingtongo Unibertsitateak (UW) garatutako softwarea erabiltzen du. Datu digitalen batak eta zeroak nukleotidoen sekuentziak (A, T, C eta G) bihurtzen ditu, DNAren "eraikuntza-blokeak" direnak. Ondoren, sistemak laborategiko ekipamendu merkeak erabiltzen ditu, gehienetan eskuragarri daudenak, beharrezko fluidoak eta erreaktiboak hornitzeko sintetizadore bati, eta horrek fabrikatutako DNA zatiak bildu eta biltegiratze ontzi batean jartzen ditu.
Sistemak informazioa atera behar duenean, beste produktu kimiko batzuk gehitzen ditu DNA behar bezala prestatzeko eta ponpa mikrofluidikoak erabiltzen ditu fluidoak DNA molekulen sekuentziak irakurtzen dituzten eta ordenagailu batek uler dezakeen informazio bihurtzeko sistemaren zatietara bultzatzeko. Ikertzaileek diote proiektuaren helburua ez zela sistemak azkar edo merke funtziona zezakeenik frogatzea, automatizazioa posible zela erakustea baizik.
DNA biltegiratzeko sistema automatizatu baten abantailarik nabarmenenetako bat zientzialariei askatzen duela da arazo konplexuak konpontzeko denbora galdu gabe erreaktiboen botilak bilatzen edo entsegu-hodietan likido tantak gehitzearen monotoniarik gabe.
"Lan errepikakorrak egiteko sistema automatizatu bat izateak aukera ematen die laborategiei zuzenean ikerketara bideratu eta azkarrago berritzeko estrategia berriak garatzeko", esan du Bihlin Nguyen Microsoft-eko ikertzaileak.
Informazio Molekularren Sistemen Laborategiko taldea (MISL) dagoeneko frogatu du katuen argazkiak gorde ditzakeela, literatura lan zoragarriak, eta ADN erregistroak artxibatu eta fitxategi horiek akatsik gabe atera. Orain arte, 1 gigabyte datuak gordetzeko gai izan dira DNAn, kolpeka .
Ikertzaileek metodoak ere garatu dituzte hala nola, molekulak berak erabiliz sagar bat edo bizikleta berde bat duten irudiak soilik aurkitzea eta berreskuratzea, fitxategiak formatu digitalera itzuli gabe.
«Esan daiteke sistema informatiko mota berri baten sorrera ikusten ari garela, zeinetan molekulak erabiltzen diren datuak gordetzeko eta elektronika kontrolatzeko eta prozesatzeko. Konbinazio honek etorkizunerako aukera oso interesgarriak zabaltzen ditu», esan zuen Washingtongo Unibertsitateko Allen Schooleko irakasleak. .
Silizioan oinarritutako konputazio sistemek ez bezala, DNAn oinarritutako biltegiratze eta informatika sistemek fluidoak erabili behar dituzte molekulak mugitzeko. Baina likidoek elektroiekiko izaera desberdina dute eta soluzio tekniko guztiz berriak behar dituzte.
Washingtongo Unibertsitateko taldea, Microsoftekin elkarlanean, laborategiko esperimentuak automatizatzen dituen sistema programagarri bat garatzen ari da elektrizitatearen eta uraren propietateak erabiliz elektrodo-sare batean tantak mugitzeko. Deitzen den software eta hardware multzo osoa , hainbat likido nahastu, bereizi, berotu edo hoztu eta laborategiko protokoloak egin ditzake.
Helburua da gaur egun eskuz edo likidoak manipulatzeko robot garestien bidez egiten diren laborategiko esperimentuak automatizatzea eta kostuak murriztea.
MISL taldearen hurrengo urratsen artean, sistema automatizatu sinple eta amaierako bat integratzea Purple Drop bezalako teknologiekin, baita DNA molekulak bilatzeko aukera ematen duten beste teknologia batzuekin ere. Ikertzaileek nahita egin zuten beren sistema automatizatua modularra, DNAren sintesia, sekuentziazioa eta manipulazioa egiteko teknologia berriak sortu ahala eboluzionatu ahal izateko.
"Sistema honen abantailetako bat da piezaren bat ordeztu nahi badugu zerbait berria, hobea edo azkarragoa, pieza berria konektatu dezakegula", esan du Nguyenek. «Horrek malgutasun handiagoa ematen digu etorkizunerako».
Goiko irudia: Microsoft-eko eta Washingtongo Unibertsitateko ikertzaileek " hitza grabatu eta zenbatu zutenkaixo", DNAren datuak biltegiratzeko lehen sistema guztiz automatizatua erabiliz. Hau funtsezko urratsa da teknologia berriak laborategietatik datu-zentro komertzialetara pasatzeko.
Iturria: www.habr.com