Microsoft жана Вашингтон университетинин изилдөөчүлөрү жасалма жол менен түзүлгөн ДНК үчүн биринчи толук автоматташтырылган, окула турган маалыматтарды сактоо тутумун көрсөтүштү. Бул жаңы технологияны изилдөө лабораторияларынан коммерциялык маалымат борборлоруна жылдыруудагы негизги кадам.
Иштеп чыгуучулар концепцияны жөнөкөй тест менен далилдешти: алар "салам" деген сөздү синтетикалык ДНК молекуласынын фрагменттерине ийгиликтүү кодташты жана аны толугу менен автоматташтырылган учу-кыйыр системасынын жардамы менен кайра санариптик маалыматтарга айландырышты. , Nature Scientific Reports журналында 21-мартта жарыяланган.
ДНК молекулалары санариптик маалыматты өтө жогорку тыгыздыкта, башкача айтканда, заманбап маалымат борборлору ээлегенден бир нече эсе кичине чоңдуктагы физикалык мейкиндикте сактай алат. Бул дүйнө күн сайын түзүүчү ири көлөмдөгү маалыматтарды сактоо үчүн келечектүү чечимдердин бири болуп саналат, бизнес жазууларынан жана сүйкүмдүү жаныбарлардын видеолорунан медициналык фотосүрөттөр менен космостогу сүрөттөргө чейин.
Microsoft ортосунда мүмкүн болгон ажырымды жоюу жолдорун изилдеп жатат жана биз аларды сактап калууну каалайбыз жана аларды сактап калууга биздин жөндөмүбүз. Бул ыкмалар алгоритмдерди жана молекулярдык эсептөө технологияларын иштеп чыгууну камтыйт . Бул чоң заманбап маалымат борборунда сакталган бардык маалыматты болжол менен бир нече сөөктүн өлчөмүндөгү мейкиндикке батырууга мүмкүндүк берет.
«Биздин негизги максатыбыз – акыркы колдонуучуга башка булуттагы сактоо тутумдары сыяктуу көрүнгөн системаны өндүрүшкө киргизүү: маалымат маалымат борборуна жөнөтүлүп, ал жерде сакталат, андан кийин ал жөн гана кардар керек болгондо пайда болот. ”, - дейт Microsoftтун изилдөөчүсү Карин Штраус. "Бул үчүн, биз анын автоматташтыруу көз карашынан алганда практикалык мааниси бар экенин далилдешибиз керек болчу."
Маалымат адамдардын же башка жандыктардын ДНКсында эмес, лабораторияда түзүлгөн синтетикалык ДНК молекулаларында сакталат жана системага жөнөтүлгөнгө чейин шифрлениши мүмкүн. Синтезаторлор жана секвенерлер сыяктуу татаал машиналар процесстин негизги бөлүктөрүн аткарып жатканына карабастан, орто аралыктын көптөгөн кадамдары ушул убакка чейин илимий лабораторияда кол эмгегин талап кылган. "Бул коммерциялык максатта колдонууга ылайыктуу эмес" деди Крис Такахаши, Пол Аллен атындагы компьютердик илим жана инженерия мектебинин улук илимий кызматкери (USF)).
"Сиз адамдар маалымат борборунун айланасында пипеткалар менен чуркай албайсыз, ал адам катасына өтө жакын, ал өтө кымбат жана өтө көп орун ээлейт", - деп түшүндүрдү Такахаши.
Маалыматтарды сактоонун бул ыкмасы коммерциялык мааниге ээ болушу үчүн ДНК синтезинин – маанилүү ырааттуулуктун негизги курулуш блокторун түзүүнүн жана сакталган маалыматты окуу үчүн талап кылынган секвенирлөө процессинин чыгымдары азайтылышы керек. Окумуштуулар бул багыт экенин айтышат .
Microsoft изилдөөчүлөрүнүн айтымында, автоматташтыруу табышмактын дагы бир негизги бөлүгү болуп саналат, ал коммерциялык масштабда маалыматтарды сактоону жана арзаныраак кылат.
Белгилүү шарттарда ДНК ондогон жылдар бою бузулган заманбап архивдик сактоо тутумдарынан алда канча узакка созулушу мүмкүн. Кээ бир ДНКлар он миңдеген жылдар бою идеалдуу эмес шарттарда — мамонттун азуларында жана алгачкы адамдардын сөөктөрүндө жашай алган. Бул адамзат бар кезде маалыматтар ушундай жол менен сакталышы мүмкүн дегенди билдирет.
Автоматташтырылган ДНК сактоо системасы Microsoft жана Вашингтон университети (UW) тарабынан иштелип чыккан программалык камсыздоону колдонот. Ал санариптик маалыматтардын бирдиктерин жана нөлдөрүн ДНКнын “курулуш материалы” болгон нуклеотиддердин (A, T, C жана G) ырааттуулугуна айлантат. Андан кийин система керектүү суюктуктарды жана реагенттерди синтезаторго жеткирүү үчүн арзан, көбүнчө даяр лабораториялык жабдууларды колдонот, ал синтезатор ДНКнын фрагменттерин чогултат жана аларды сактоочу контейнерге салат.
Система маалымат алуу керек болгондо, ДНКны туура даярдоо үчүн башка химиялык заттарды кошот жана суюктуктарды системанын ДНК молекулаларынын ырааттуулугун окуган бөлүктөрүнө түртүп, аларды кайра компьютер түшүнө ала турган маалыматка айландыруу үчүн микрофлюиддик насосторду колдонот. Изилдөөчүлөрдүн айтымында, долбоордун максаты системанын тез же арзан иштей аларын далилдөө эмес, жөн гана автоматташтыруу мүмкүн экенин көрсөтүү.
Автоматташтырылган ДНК сактоо тутумунун эң айкын артыкчылыктарынын бири, ал окумуштууларды реагенттердин бөтөлкөлөрүн издөөгө же пробиркаларга суюктук тамчыларын кошуунун монотондуулугуна убакыт коротпостон, татаал маселелерди чечүүгө бошотот.
"Кайталануучу иштерди аткаруу үчүн автоматташтырылган системага ээ болуу лабораторияларга түздөн-түз изилдөөгө көңүл бурууга жана инновацияларды тезирээк киргизүү үчүн жаңы стратегияларды иштеп чыгууга мүмкүндүк берет" деди Microsoft изилдөөчүсү Бихлин Нгуен.
Молекулярдык маалымат системаларынын лабораториясынын командасы (MISL) мышыктардын фотосүрөттөрүн, сонун адабият чыгармаларын, жана архивделген ДНК жазууларын жана бул файлдарды катасыз чыгарып алыңыз. Бүгүнкү күнгө чейин, алар сабап, ДНКда 1 гигабайт маалыматтарды сактай алышты .
Окумуштуулар ошондой эле ыкмаларын иштеп чыгышкан мисалы, файлдарды кайра санарип форматка өткөрбөстөн, молекулалардын өздөрүн колдонуп, алма же жашыл велосипед камтыган сүрөттөрдү гана табуу жана алуу.
«Биз жаңы типтеги компьютердик системанын жаралышына күбө болуп жатабыз деп айтууга болот, анда молекулалар маалыматтарды сактоо үчүн жана электроника башкаруу жана кайра иштетүү үчүн колдонулат. Бул комбинация келечек үчүн абдан кызыктуу мүмкүнчүлүктөрдү ачат”, - дейт Вашингтон университетинин Аллен мектебинин профессору. .
Кремнийге негизделген эсептөө системаларынан айырмаланып, ДНКга негизделген сактоо жана эсептөө системалары молекулаларды жылдыруу үчүн суюктуктарды колдонушу керек. Бирок суюктуктар табияты боюнча электрондордон айырмаланып, таптакыр жаңы техникалык чечимдерди талап кылат.
Вашингтон университетинин командасы Майкрософт менен биргеликте электр жана суунун касиеттерин пайдаланып, тамчыларды электроддор торуна жылдыруу аркылуу лабораториялык эксперименттерди автоматташтырган программалоочу системаны иштеп чыгууда. деп аталган программалык жана аппараттык каражаттардын толук топтому , ар кандай суюктуктарды аралаштырып, бөлүп, ысытып же муздатып, лабораториялык протоколдорду аткара алат.
Максаты – учурда кол менен же кымбат баалуу суюктук менен иштөөчү роботтор тарабынан аткарылып жаткан лабораториялык эксперименттерди автоматташтыруу жана чыгымдарды азайтуу.
MISL командасы үчүн кийинки кадамдар жөнөкөй, акырына чейин автоматташтырылган системаны Purple Drop сыяктуу технологиялар менен, ошондой эле ДНК молекулаларын издөөгө мүмкүндүк берүүчү башка технологиялар менен интеграциялоону камтыйт. Изилдөөчүлөр ДНК синтези, секвенирлөө жана манипуляциялоо үчүн жаңы технологиялар пайда болгондон кийин, ал өнүгө алгыдай автоматташтырылган тутумун атайылап модулдук кылып коюшкан.
"Бул системанын артыкчылыктарынын бири, эгерде биз бөлүктөрүнүн бирин жаңы, жакшыраак же тезирээк бир нерсеге алмаштыргыбыз келсе, жаңы бөлүккө туташтырсак болот" деди Нгуен. "Бул бизге келечекке көбүрөөк ийкемдүүлүк берет."
Жогорку сүрөт: Майкрософт жана Вашингтон университетинин изилдөөчүлөрү "деген сөздү жаздырып, санап чыгышты.салам", биринчи толук автоматташтырылган ДНК маалыматтарды сактоо системасын колдонуу. Бул жаңы технологияны лабораториялардан коммерциялык маалымат борборлоруна өткөрүүдөгү негизги кадам.
Source: www.habr.com