Undersikers fan Microsoft en de Universiteit fan Washington hawwe it earste folslein automatisearre, lêsbere gegevensopslachsysteem foar keunstmjittich oanmakke DNA oantoand. Dit is in wichtige stap nei it ferpleatsen fan nije technology fan ûndersykslaboratoria nei kommersjele datasintra.
De ûntwikkelders bewiisden it konsept mei in ienfâldige test: se kodearren it wurd "hallo" mei súkses yn fragminten fan in syntetyske DNA-molekule en konvertearre it werom yn digitale gegevens mei in folslein automatisearre end-to-end systeem, dat wurdt beskreaun yn , publisearre 21 maart yn Nature Scientific Reports.
DNA-molekulen kinne digitale ynformaasje opslaan yn heul hege tichtheden, dat is, yn fysike romte dy't in protte oarders fan grutte lytser is as dy beset troch moderne datasintra. It is ien fan 'e kânsrike oplossingen foar it opslaan fan' e grutte hoemannichte gegevens dy't de wrâld elke dei genereart, fan saaklike records en fideo's fan leuke bisten oant medyske foto's en ôfbyldings út 'e romte.
Microsoft ûndersiket manieren om de potinsjele kleau tusken te oerbrêgjen en wy wolle behâlde, en ús fermogen om te bewarjen se. Dizze metoaden omfetsje de ûntwikkeling fan algoritmen en molekulêre kompjûtertechnologyen foar . Dit soe tastean alle ynformaasje opslein yn in grut moderne data sintrum past yn in romte rûchwei de grutte fan ferskate dobbelstiennen.
"Us haaddoel is om in systeem te lansearjen dat, foar de einbrûker, sawat itselde sil útsjen as alle oare wolkopslachsysteem: ynformaasje wurdt stjoerd nei it datasintrum en dêr opslein, en dan ferskynt it gewoan as de klant it nedich hat, ” seit Sr. Microsoft ûndersiker Karin Strauss. "Om dit te dwaan, moasten wy bewize dat it praktysk sin wie út in automatisearringsperspektyf."
De ynformaasje wurdt opslein yn syntetyske DNA-molekulen makke yn in laboratoarium, ynstee fan yn it DNA fan minsken of oare libbene dingen, en kin fersifere wurde foardat se nei it systeem stjoerd wurde. Hoewol komplekse masines lykas synthesizers en sequencers al wichtige dielen fan it proses útfiere, hawwe in protte fan 'e tuskenstappen oant no ta hânwurk nedich yn in ûndersykslaboratoarium. "It is net geskikt foar kommersjeel gebrûk," sei Chris Takahashi, in senior ûndersiker oan 'e Paul Allen School of Computer Science and Engineering by USF ().
"Jo kinne gjin minsken hawwe dy't rûn it datasintrum rinne mei pipetten, it is te gefoelich foar minsklike flaters, it is te djoer en it nimt te folle romte yn," ferklearre Takahashi.
Foar dizze metoade foar opslach fan gegevens om kommersjeel sin te meitsjen, moatte de kosten fan sawol DNA-synteze - it meitsjen fan de fûnemintele boustiennen fan betsjuttingsfolle sekwinsjes - en it sekwinsjeproses dat nedich is om de opsleine ynformaasje te lêzen wurde fermindere. Undersikers sizze dat dit de rjochting is .
Automatisearring is in oar wichtich stik fan 'e puzel, wêrtroch gegevensopslach op kommersjele skaal en betelberder makket, neffens Microsoft-ûndersikers.
Under bepaalde betingsten kin DNA folle langer duorje as moderne argyfopslachsystemen, dy't oer desennia degradearje. Guon DNA is der yn slagge om tsientûzenen jierren yn minder-as-ideale omstannichheden te oerlibjen - yn mammoettanden en yn 'e bonken fan iere minsken. Dit betsjut dat gegevens op dizze manier bewarre wurde kinne salang't it minskdom bestiet.
It automatisearre DNA-opslachsysteem brûkt software ûntwikkele troch Microsoft en de Universiteit fan Washington (UW). It konvertearret de enen en nullen fan digitale gegevens yn sekwinsjes fan nukleotiden (A, T, C en G), dy't de "boublokken" fan DNA binne. It systeem brûkt dan goedkeape, meast off-the-shelf, laboratoarium apparatuer te leverjen de nedige floeistoffen en reagents oan in synthesizer, dy't sammelet de fabrisearre DNA fragminten en pleatst se yn in opslach container.
As it systeem ynformaasje moat ekstrahearje, foeget it oare gemikaliën ta om it DNA goed te meitsjen en brûkt mikrofluïdyske pompen om fluids yn dielen fan it systeem te triuwen dy't de sekwinsjes fan DNA-molekulen lêze en se werom omsette yn ynformaasje dy't in kompjûter kin begripe. De ûndersikers sizze dat it doel fan it projekt net wie om te bewizen dat it systeem fluch of goedkeap wurkje koe, mar gewoan om sjen te litten dat automatisearring mooglik wie.
Ien fan 'e meast foar de hân lizzende foardielen fan in automatisearre DNA-opslachsysteem is dat it wittenskippers befrijt om komplekse problemen op te lossen sûnder tiid te fergriemjen mei it sykjen nei flessen reagenzjes of de monotony fan it tafoegjen fan drippen floeistof yn testbuizen.
"It hawwen fan in automatisearre systeem om repetitive wurk te dwaan lit laboratoaren direkt fokusje op ûndersyk en nije strategyen ûntwikkelje om rapper te ynnovearjen," sei Microsoft-ûndersiker Bihlin Nguyen.
Team fan it Laboratory of Molecular Information Systems (MISL) hat al oantoand dat it foto's fan katten kin opslaan, prachtige literatuerwurken, en argivearre DNA-records en ekstrahearje dizze bestannen sûnder flaters. Oant no ta hawwe se 1 gigabyte oan gegevens yn DNA kinne opslaan, slaan .
Undersikers hawwe ek metoaden ûntwikkele foar lykas it sykjen en opheljen fan allinnich ôfbyldings dy't in appel of in griene fyts befetsje mei de molekulen sels, sûnder de triemmen werom te setten nei digitaal formaat.
"It is feilich om te sizzen dat wy tsjûge binne fan 'e berte fan in nij type kompjûtersysteem, wêryn molekulen brûkt wurde foar gegevensopslach en elektroanika foar kontrôle en ferwurking. Dizze kombinaasje iepenet tige nijsgjirrige mooglikheden foar de takomst," sei de Allen School heechlearaar oan 'e Universiteit fan Washington. .
Oars as silisium-basearre kompjûtersystemen, moatte DNA-basearre opslach- en komputersystemen fluids brûke om molekulen te ferpleatsen. Mar floeistoffen binne oars fan aard fan elektroanen en fereaskje folslein nije technyske oplossingen.
It team fan 'e Universiteit fan Washington, yn gearwurking mei Microsoft, ûntwikkelet ek in programmeerber systeem dat laboratoarium-eksperiminten automatisearret troch de eigenskippen fan elektrisiteit en wetter te brûken om druppels op in roaster fan elektroden te ferpleatsen. In folsleine set fan software en hardware neamd , kin ferskate floeistoffen mingje, skiede, waarmje of koelje en laboratoariumprotokollen útfiere.
It doel is om laboratoariumeksperiminten te automatisearjen dy't op it stuit mei de hân of troch djoere floeistofhantearjende robots wurde útfierd en kosten te ferminderjen.
Folgjende stappen foar it MISL-team omfetsje it yntegrearjen fan in ienfâldich, end-to-end automatisearre systeem mei technologyen lykas Purple Drop, lykas ek oare technologyen dy't it sykjen fan DNA-molekulen mooglik meitsje. De ûndersikers makken har automatisearre systeem bewust modulêr sadat it koe evoluearje as nije technologyen foar DNA-synteze, sequencing en manipulaasje ûntstienen.
"Ien fan 'e foardielen fan dit systeem is dat as wy ien fan' e dielen ferfange wolle mei wat nij, better of flugger, kinne wy gewoan it nije diel ynstekke," sei Nguyen. "Dit jout ús mear fleksibiliteit foar de takomst."
Boppeste ôfbylding: Undersikers fan Microsoft en de Universiteit fan Washington hawwe it wurd "registrearre en teld"Hoi", mei it earste folslein automatisearre systeem foar opslach fan DNA-gegevens. Dit is in wichtige stap yn it ferpleatsen fan nije technology fan laboratoaria nei kommersjele datasintra.
Boarne: www.habr.com