Panaliti ti Microsoft sareng Universitas Washington parantos nunjukkeun sistem panyimpen data anu otomatis lengkep sareng tiasa dibaca pikeun DNA anu diciptakeun sacara artifisial. Ieu mangrupikeun léngkah konci pikeun mindahkeun téknologi anyar tina laboratorium panalungtikan ka pusat data komérsial.
Pamekar ngabuktikeun konsép ku tés basajan: aranjeunna hasil nangkodkeun kecap "halo" kana fragmen molekul DNA sintétik sarta dirobah jadi data digital ngagunakeun sistem tungtung-to-tungtung pinuh otomatis, nu digambarkeun dina , diterbitkeun 21 Maret di Nature Scientific Reports.
Molekul DNA bisa nyimpen informasi digital dina kapadetan nu kacida luhurna, nyaeta, dina spasi fisik nu loba urutan gedena leuwih leutik batan nu dikawasaan ku puseur data modern. Ieu mangrupikeun salah sahiji solusi anu ngajangjikeun pikeun nyimpen jumlah data anu ageung dibangkitkeun unggal dinten, tina rékaman bisnis sareng pidéo sato lucu dugi ka poto médis sareng gambar ti luar angkasa.
Microsoft ngajalajah cara-cara pikeun ngajagi jurang poténsial antara sarta kami rék ngawétkeun, sarta pangabisa urang pikeun ngawétkeun aranjeunna. Métode ieu kalebet pamekaran algoritma sareng téknologi komputasi molekular pikeun . Ieu bakal ngidinan sagala informasi disimpen dina puseur data modern badag pikeun pas kana spasi kasarna ukuran sababaraha dadu.
"Tujuan utama kami nyaéta pikeun ngaluncurkeun sistem anu, pikeun pangguna akhir, bakal katingalina ampir sami sareng sistem panyimpen awan anu sanés: inpormasi dikirim ka pusat data sareng disimpen di dinya, teras éta ngan saukur muncul nalika klien peryogina, "Nyebutkeun Sr. Microsoft panalungtik Karin Strauss. "Pikeun ngalakukeun ieu, urang kedah ngabuktikeun yén éta praktis tina sudut pandang automation."
Inpormasi disimpen dina molekul DNA sintétik anu diciptakeun di laboratorium, sanés dina DNA manusa atanapi mahluk hirup sanés, sareng tiasa énkripsi sateuacan dikirim ka sistem. Sanajan mesin kompléks kayaning synthesizers na sequencers geus ngalakukeun bagian konci prosés, loba hambalan panengah nepi ka ayeuna merlukeun tanaga gawé manual di laboratorium panalungtikan. "Éta henteu cocog pikeun panggunaan komérsial," saur Chris Takahashi, sasama panaliti senior di Paul Allen School of Computer Science and Engineering di USF ().
"Anjeun teu tiasa gaduh jalma ngajalankeun sabudeureun puseur data kalawan pipettes, éta teuing rawan kasalahan manusa, éta mahal teuing tur butuh nepi teuing spasi," Takahashi ngajelaskeun.
Pikeun métode panyimpen data ieu make akal pikiran komersil, waragad duanana sintésis DNA-nyieun blok wangunan dasar tina urutan bermakna-jeung prosés sequencing diperlukeun pikeun maca informasi disimpen kudu ngurangan. Peneliti nyebutkeun ieu arah .
Automation mangrupikeun bagian konci anu sanés, ngajantenkeun panyimpen data dina skala komérsial sareng langkung mirah, numutkeun panaliti Microsoft.
Dina kaayaan nu tangtu, DNA bisa tahan leuwih lila ti sistem gudang arsip modern, nu ngadegradasi leuwih dekade. Sababaraha DNA geus junun salamet dina kaayaan kirang-ti-idéal pikeun puluhan rébu taun-dina gading mammoth jeung dina tulang manusa mimiti. Ieu ngandung harti yén data bisa disimpen ku cara kieu salami manusa aya.
Sistem panyimpen DNA otomatis ngagunakeun parangkat lunak anu dikembangkeun ku Microsoft sareng Universitas Washington (UW). Éta ngarobih hiji sareng nol data digital janten sekuen nukléotida (A, T, C sareng G), anu mangrupikeun "blok wangunan" DNA. Sistim nu lajeng ngagunakeun murah, lolobana off-the-rak, parabot laboratorium pikeun nyadiakeun cairan diperlukeun tur réagen ka synthesizer a, nu ngumpulkeun fragmen DNA fabricated sarta nempatkeun eta dina wadah gudang.
Nalika sistem kedah nimba inpormasi, éta nambihan bahan kimia sanés pikeun nyiapkeun DNA anu leres sareng nganggo pompa mikrofluida pikeun nyorong cairan kana bagian-bagian sistem anu maca sekuen molekul DNA sareng ngarobih deui kana inpormasi anu tiasa kahartos ku komputer. Panaliti nyarios yén tujuan proyék éta sanés pikeun ngabuktikeun yén sistem éta tiasa dianggo gancang atanapi murah, tapi ngan ukur nunjukkeun yén automation mungkin.
Salah sahiji kauntungan anu paling atra tina sistem panyimpen DNA otomatis nyaéta ngabébaskeun para ilmuwan pikeun ngabéréskeun masalah anu rumit tanpa nyéépkeun waktos milarian botol réagen atanapi monoton nambihan tetes cairan kana tabung tés.
"Ngabogaan sistem otomatis pikeun ngalakukeun pagawean repetitive ngamungkinkeun Labs fokus langsung kana panalungtikan sarta ngamekarkeun strategi anyar pikeun innovate gancang," ceuk panalungtik Microsoft Bihlin Nguyen.
Tim ti Laboratorium Sistem Émbaran Molekul (MISL) parantos nunjukkeun yén éta tiasa nyimpen poto ucing, karya sastra anu saé, sareng arsipkeun rékaman DNA sareng nimba file ieu tanpa kasalahan. Nepi ka ayeuna, aranjeunna tiasa nyimpen 1 gigabyte data dina DNA, ngéléhkeun .
Panaliti ogé parantos ngembangkeun metode pikeun sapertos milarian sareng nyandak ngan ukur gambar anu ngandung apel atanapi sapédah héjo nganggo molekul sorangan, tanpa ngarobih file deui kana format digital.
"Éta aman pikeun nyarios yén urang nyaksian lahirna jinis sistem komputer énggal, dimana molekul dianggo pikeun neundeun data sareng éléktronika pikeun kontrol sareng pamrosésan. Kombinasi ieu muka kemungkinan anu pikaresepeun pikeun masa depan, ”saur dosen Allen School di Universitas Washington. .
Teu kawas sistem komputasi basis silikon, gudang basis DNA jeung sistem komputasi kudu make cairan pikeun mindahkeun molekul. Tapi cair béda di alam ti éléktron sarta merlukeun solusi teknis lengkep anyar.
Tim Universitas Washington, dina kolaborasi sareng Microsoft, ogé ngembangkeun sistem anu tiasa diprogram anu ngajadikeun otomatis percobaan laboratorium ku ngagunakeun sipat listrik sareng cai pikeun mindahkeun titik-titik dina grid éléktroda. Hiji set lengkep software jeung hardware disebut , bisa nyampur, misahkeun, panas atawa tiis rupa cair jeung ngalakukeun protokol laboratorium.
Tujuanana nyaéta pikeun ngajadikeun otomatis percobaan laboratorium anu ayeuna dilakukeun sacara manual atanapi ku robot penanganan cair anu mahal sareng ngirangan biaya.
Léngkah-léngkah salajengna pikeun tim MISL kalebet ngahijikeun sistem otomatis tungtung-ka-tungtung anu sederhana sareng téknologi sapertos Purple Drop, ogé téknologi sanés anu ngamungkinkeun milarian molekul DNA. Panaliti ngahaja ngadamel sistem otomatisna modular supados tiasa mekar nalika munculna téknologi anyar pikeun sintésis DNA, sequencing sareng manipulasi.
"Salah sahiji kauntungan tina sistem ieu nyaéta yén upami urang hoyong ngagentos salah sahiji bagian ku anu énggal, langkung saé atanapi langkung gancang, urang ngan ukur tiasa nyolok bagian énggal," saur Nguyen. "Ieu masihan kami langkung kalenturan pikeun masa depan."
Gambar luhur: Panaliti ti Microsoft sareng Universitas Washington ngarékam sareng ngitung kecap "Halo", ngagunakeun sistem panyimpen data DNA otomatis pinuh munggaran. Ieu mangrupikeun léngkah konci dina mindahkeun téknologi anyar tina laboratorium ka pusat data komérsial.
sumber: www.habr.com