नमस्ते! DNA अणुहरूमा विश्वको पहिलो स्वचालित डाटा भण्डारण

माइक्रोसफ्ट र वाशिंगटन विश्वविद्यालयका अन्वेषकहरूले कृत्रिम रूपमा सिर्जना गरिएको डीएनएको लागि पहिलो पूर्ण स्वचालित, पढ्न योग्य डाटा भण्डारण प्रणाली प्रदर्शन गरेका छन्। अनुसन्धान प्रयोगशालाहरूबाट व्यावसायिक डेटा केन्द्रहरूमा नयाँ प्रविधि सार्नको लागि यो एक प्रमुख कदम हो।

विकासकर्ताहरूले एक साधारण परीक्षणको साथ अवधारणालाई प्रमाणित गरे: तिनीहरूले सफलतापूर्वक सिंथेटिक डीएनए अणुको टुक्राहरूमा "हेलो" शब्दलाई एन्कोड गरे र यसलाई पूर्ण रूपमा स्वचालित अन्त-देखि-अन्त प्रणाली प्रयोग गरेर डिजिटल डेटामा रूपान्तरण गरे, जसमा वर्णन गरिएको छ। लेख, प्रकृति वैज्ञानिक रिपोर्ट मा मार्च 21 प्रकाशित।

यो लेख हाम्रो वेबसाइट मा छ।

DNA अणुहरूले धेरै उच्च घनत्वहरूमा डिजिटल जानकारी भण्डारण गर्न सक्छन्, अर्थात्, भौतिक ठाउँमा जुन आधुनिक डाटा केन्द्रहरूले ओगटेको भन्दा सानो परिमाणको धेरै अर्डरहरू छन्। व्यापार रेकर्ड र प्यारा जनावरहरूको भिडियोदेखि मेडिकल फोटोहरू र अन्तरिक्षबाट छविहरू सम्म, विश्वले हरेक दिन उत्पन्न हुने डाटाको विशाल मात्रा भण्डारण गर्नका लागि यो एक आशाजनक समाधान हो।

माइक्रोसफ्ट बीचको सम्भावित खाडल हटाउने तरिकाहरू खोज्दैछ हामीले उत्पादन गरेको डाटाको मात्रा र हामी संरक्षण गर्न चाहन्छौं, र तिनीहरूलाई जोगाउने हाम्रो क्षमता। यी विधिहरूमा एल्गोरिदम र आणविक कम्प्युटिङ प्रविधिहरूको विकास समावेश छ कृत्रिम DNA मा डेटा एन्कोडिङ। यसले ठूला आधुनिक डाटा सेन्टरमा भण्डारण गरिएका सबै जानकारीहरूलाई धेरै पासाको आकारको ठाउँमा फिट गर्न अनुमति दिन्छ।

"हाम्रो मुख्य लक्ष्य भनेको उत्पादनमा एउटा प्रणाली राख्नु हो जुन अन्तिम प्रयोगकर्तालाई, अन्य क्लाउड भण्डारण प्रणाली जस्तै देखिन्छ: जानकारी डाटा सेन्टरमा पठाइन्छ र त्यहाँ भण्डारण गरिन्छ, र त्यसपछि ग्राहकलाई आवश्यक पर्दा यो मात्र देखा पर्दछ। माइक्रोसफ्टका वरिष्ठ अनुसन्धानकर्ता करिन स्ट्रस भन्छन्। "यो गर्नको लागि, हामीले प्रमाणित गर्न आवश्यक छ कि यसले स्वचालन परिप्रेक्ष्यबाट व्यावहारिक अर्थ बनायो।"

जानकारी मानिस वा अन्य जीवित चीजहरूको डीएनएमा भन्दा प्रयोगशालामा सिर्जना गरिएको सिंथेटिक डीएनए अणुहरूमा भण्डारण गरिन्छ, र प्रणालीमा पठाउनु अघि इन्क्रिप्ट गर्न सकिन्छ। यद्यपि जटिल मेसिनहरू जस्तै सिन्थेसाइजर र सिक्वेन्सरहरूले प्रक्रियाको मुख्य भागहरू पहिले नै पूरा गरिसकेका छन्, धेरै मध्यवर्ती चरणहरूमा अहिले सम्म अनुसन्धान प्रयोगशालामा म्यानुअल श्रम आवश्यक छ। "यो व्यवसायिक प्रयोगको लागि उपयुक्त छैन," क्रिस ताकाहाशीले भने, युएसएफको पल एलेन स्कूल अफ कम्प्युटर साइन्स एन्ड इन्जिनियरिङका वरिष्ठ अनुसन्धानकर्ता।पल जी एलन स्कूल अफ कम्प्युटर साइन्स एन्ड इन्जिनियरिङ्).

"तपाईले डेटा सेन्टरको वरिपरि पिपेटहरू लिएर मानिसहरू दौडन सक्नुहुन्न, यो मानव त्रुटिको लागि धेरै प्रवण छ, यो धेरै महँगो छ र यसले धेरै ठाउँ लिन्छ," ताकाहाशीले बताए।

यस डेटा भण्डारण विधिलाई व्यावसायिक रूपमा बुझ्नको लागि, दुवै DNA संश्लेषणको लागत - अर्थपूर्ण अनुक्रमहरूको आधारभूत निर्माण ब्लकहरू सिर्जना गर्दै - र भण्डार गरिएको जानकारी पढ्नको लागि आवश्यक अनुक्रम प्रक्रियालाई कम गर्नुपर्छ। अनुसन्धानकर्ताहरूले यो दिशा हो भन्छन् द्रुत विकास.

माइक्रोसफ्ट अनुसन्धानकर्ताहरूका अनुसार, स्वचालन पज्जलको अर्को मुख्य टुक्रा हो, जसले डेटा भण्डारणलाई व्यापारिक स्तरमा र अधिक किफायती बनाउँछ।

केही परिस्थितिहरूमा, डीएनए आधुनिक अभिलेख भण्डारण प्रणालीहरू भन्दा धेरै लामो समयसम्म टिक्न सक्छ, जुन दशकहरूमा घट्दै जान्छ। कतिपय डीएनएले दशौं हजार वर्षसम्म आदर्शभन्दा कम अवस्थामा बाँच्न सफल भएका छन्—म्यामथ टस्क र प्रारम्भिक मानिसको हड्डीहरूमा। यसको मतलब यो हो कि डाटा यस तरीकाले भण्डारण गर्न सकिन्छ जबसम्म मानवता अवस्थित छ।

स्वचालित DNA भण्डारण प्रणाली माइक्रोसफ्ट र वाशिंगटन विश्वविद्यालय (UW) द्वारा विकसित सफ्टवेयर प्रयोग गर्दछ। यसले डिजिटल डाटाका शून्यहरू र शून्यहरूलाई न्यूक्लियोटाइडहरू (A, T, C र G) को अनुक्रमहरूमा रूपान्तरण गर्दछ, जुन DNA को "निर्माण ब्लकहरू" हुन्। त्यसपछि प्रणालीले सिन्थेसाइजरमा आवश्यक तरल पदार्थ र अभिकर्मकहरू आपूर्ति गर्न सस्तो, प्रायः अफ-द-शेल्फ, प्रयोगशाला उपकरणहरू प्रयोग गर्दछ, जसले निर्मित DNA टुक्राहरू सङ्कलन गर्दछ र तिनीहरूलाई भण्डारण कन्टेनरमा राख्छ।

जब प्रणालीले जानकारी निकाल्न आवश्यक हुन्छ, यसले DNA लाई ठीकसँग तयार गर्न अन्य रसायनहरू थप्छ र DNA अणुहरूको अनुक्रमहरू पढ्न र कम्प्युटरले बुझ्न सक्ने जानकारीमा रूपान्तरण गर्ने प्रणालीको भागहरूमा तरल पदार्थहरू धकेल्न माइक्रोफ्लुइडिक पम्पहरू प्रयोग गर्दछ। अनुसन्धानकर्ताहरू भन्छन् कि परियोजनाको लक्ष्य प्रणालीले छिटो वा सस्तोमा काम गर्न सक्छ भनेर प्रमाणित गर्नु थिएन, तर केवल स्वचालन सम्भव छ भनेर देखाउनको लागि।

स्वचालित DNA भण्डारण प्रणालीको सबैभन्दा स्पष्ट फाइदाहरू मध्ये एक यो हो कि यसले वैज्ञानिकहरूलाई अभिकर्मकहरूको बोतलहरू खोज्न वा परीक्षण ट्यूबहरूमा तरल पदार्थको थोपा थप्ने समय बर्बाद नगरी जटिल समस्याहरू समाधान गर्न स्वतन्त्र बनाउँदछ।

"दोहोरिने काम गर्नको लागि एक स्वचालित प्रणाली भएकोले प्रयोगशालाहरूलाई अनुसन्धानमा सीधा ध्यान केन्द्रित गर्न र छिटो नवप्रवर्तन गर्न नयाँ रणनीतिहरू विकास गर्न अनुमति दिन्छ," माइक्रोसफ्ट अनुसन्धानकर्ता बिहलिन गुयेनले भने।

आणविक सूचना प्रणालीको प्रयोगशालाबाट टोली आणविक सूचना प्रणाली प्रयोगशाला (MISL) ले पहिले नै देखाएको छ कि यसले बिरालोका फोटोहरू, साहित्यका अद्भुत कार्यहरू भण्डार गर्न सक्छ, видео र अभिलेख DNA रेकर्ड र त्रुटि बिना यी फाइलहरू निकाल्नुहोस्। आजसम्म, तिनीहरूले पिट्दै, DNA मा 1 गिगाबाइट डाटा भण्डारण गर्न सक्षम छन् 200 MB को अघिल्लो विश्व रेकर्ड.

अनुसन्धानकर्ताहरूले यसको लागि विधिहरू पनि विकास गरेका छन् अर्थपूर्ण गणनाहरू गर्नुहोस्जस्तै फाइलहरूलाई डिजिटल ढाँचामा रूपान्तरण नगरिकन, अणुहरू प्रयोग गरेर स्याउ वा हरियो साइकल भएको छविहरू मात्र फेला पार्ने र पुन: प्राप्त गर्ने।

"यो भन्न सुरक्षित छ कि हामी नयाँ प्रकारको कम्प्युटर प्रणालीको जन्म देखिरहेका छौं, जसमा अणुहरू डेटा भण्डारण र नियन्त्रण र प्रशोधनका लागि इलेक्ट्रोनिक्सको लागि प्रयोग गरिन्छ। यो संयोजनले भविष्यको लागि धेरै रोचक सम्भावनाहरू खोल्छ, ”वाशिंगटन विश्वविद्यालयका एलेन स्कूलका प्राध्यापकले भने। लुइस सेसे.

सिलिकन-आधारित कम्प्युटिङ प्रणालीहरूको विपरीत, डीएनए-आधारित भण्डारण र कम्प्युटिङ प्रणालीहरूले अणुहरू सार्नका लागि तरल पदार्थहरू प्रयोग गर्नुपर्छ। तर तरल पदार्थ प्रकृतिमा इलेक्ट्रोनहरू भन्दा फरक हुन्छन् र पूर्ण रूपमा नयाँ प्राविधिक समाधानहरू चाहिन्छ।

युनिभर्सिटी अफ वाशिंगटन टोलीले माइक्रोसफ्टसँगको सहकार्यमा एउटा प्रोग्रामेबल प्रणाली पनि विकास गरिरहेको छ जसले इलेक्ट्रोडको ग्रिडमा थोपाहरू सार्न बिजुली र पानीको गुणहरू प्रयोग गरेर प्रयोगशाला प्रयोगहरूलाई स्वचालित बनाउँछ। सफ्टवेयर र हार्डवेयरको पूर्ण सेट भनिन्छ पुडल र पर्पलड्रप, विभिन्न तरल पदार्थहरू मिलाउन, अलग गर्न, तातो वा चिसो गर्न र प्रयोगशाला प्रोटोकलहरू प्रदर्शन गर्न सक्छ।

लक्ष्य भनेको प्रयोगशाला प्रयोगहरूलाई स्वचालित बनाउनु हो जुन हाल म्यानुअल रूपमा वा महँगो तरल-ह्यान्डलिङ रोबोटहरूद्वारा गरिन्छ र लागत घटाउँछ।

MISL टोलीका लागि अर्को चरणहरूमा पर्पल ड्रप जस्ता प्रविधिहरूका साथसाथै DNA अणुहरूको खोजी सक्षम गर्ने अन्य प्रविधिहरूसँग एक सरल, अन्त-देखि-अन्त स्वचालित प्रणालीलाई एकीकृत गर्ने समावेश छ। अन्वेषकहरूले जानाजानी आफ्नो स्वचालित प्रणाली मोड्युलर बनाए ताकि यसले डीएनए संश्लेषण, अनुक्रम र हेरफेरको लागि नयाँ प्रविधिहरू देखा पर्न सक्छ।

"यस प्रणालीको फाइदाहरू मध्ये एउटा यो हो कि यदि हामी कुनै एक भागलाई नयाँ, राम्रो वा छिटोसँग बदल्न चाहन्छौं भने, हामी नयाँ भागमा प्लग गर्न सक्छौं," गुयेनले भने। "यसले हामीलाई भविष्यको लागि थप लचिलोपन दिन्छ।"

शीर्ष छवि: माइक्रोसफ्ट र वाशिंगटन विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले शब्द रेकर्ड र गणना गरे "नमस्ते", पहिलो पूर्ण स्वचालित DNA डाटा भण्डारण प्रणाली प्रयोग गरेर। यो नयाँ प्रविधिलाई प्रयोगशालाहरूबाट व्यावसायिक डाटा केन्द्रहरूमा सार्नको लागि महत्त्वपूर्ण कदम हो।

स्रोत: www.habr.com