Twist Baru pada Penyimpanan Data DNA Memungkinkan pengguna untuk melihat pratinjau file yang disimpan

Circadori dan Universitas Negeri Carolina Utara mereka telah mengubah tantangan lama menjadi DNA menyimpan data dalam alat, menggunakannya untuk menawarkan pratinjau file data yang diarsipkan kepada pengguna – seperti versi miniatur file gambar.

Pengarsipan data DNA merupakan teknologi yang menarik karena memiliki potensi untuk menyimpan data dalam jumlah besar dalam paket kecil, dapat menyimpan data ini dalam waktu yang lama, dan dilakukan dengan cara yang hemat energi. Namun, sampai sekarang, tidak mungkin untuk melihat pratinjau data dalam file yang disimpan sebagai DNA – jika Anda ingin tahu apa itu file, Anda harus “membuka” seluruh file.

“Keuntungan dari teknik kami adalah lebih efisien dalam hal waktu dan uang,” kata Kyle Tomek, penulis utama artikel tentang pekerjaan dan gelar Ph.D. mahasiswa di NC State. “Jika Anda tidak yakin file mana yang memiliki data yang Anda inginkan, Anda tidak perlu mengurutkan semua DNA di semua file potensial. Sebagai gantinya, Anda dapat mengurutkan bagian yang jauh lebih kecil dari file DNA untuk dijadikan pratinjau.”

Berikut ikhtisar singkat tentang cara kerjanya.

Pengguna “memberi nama” lembar data mereka dengan menambahkan urutan DNA yang disebut urutan pengikatan priming di ujung untai DNA yang menyimpan informasi. Untuk mengidentifikasi dan mengekstrak file yang diberikan, sebagian besar sistem menggunakan reaksi berantai polimerase (PCR). Secara khusus, mereka menggunakan primer DNA kecil yang sesuai dengan urutan pengikatan primer yang sesuai untuk mengidentifikasi untai DNA yang berisi untai yang Anda inginkan. Sistem kemudian menggunakan PCR untuk membuat beberapa salinan untai DNA yang relevan, kemudian mengurutkan seluruh sampel. Karena proses membuat banyak salinan untaian DNA yang ditargetkan, sinyal untaian target lebih kuat daripada sampel lainnya, yang memungkinkan untuk mengidentifikasi urutan DNA yang ditargetkan dan membaca foil.

Namun, tantangan yang dihadapi peneliti penyimpanan data DNA adalah jika dua atau lebih file memiliki nama file yang sama, PCR akan secara tidak sengaja menyalin potongan dari beberapa file data. Akibatnya, pengguna harus memberi nama file yang sangat berbeda untuk menghindari data yang berantakan.

“Pada titik tertentu, kami dapat menggunakan interaksi non-spesifik ini sebagai alat, alih-alih melihatnya sebagai masalah,” kata Albert Keung, penulis korespondensi artikel tentang pekerjaan tersebut dan asisten profesor Teknik Kimia dan Biomolekuler. di Negara Bagian NC.

Secara khusus, para peneliti telah mengembangkan teknik yang menggunakan nama file yang serupa untuk memungkinkan mereka membuka seluruh file dan subset tertentu dari file itu. Ini bekerja dengan menggunakan konvensi penamaan tertentu saat memanggil file dan subset tertentu dari file. Mereka dapat memilih apakah akan membuka seluruh labu, atau hanya versi “pratinjau”, dengan memanipulasi beberapa parameter proses PCR: suhu, konsentrasi DNA dalam sampel, dan jenis serta konsentrasi reagen dalam sampel.

“Teknik kami membuat sistem lebih kompleks,” kata James Tuck, penulis makalah dan profesor teknik komputer di NC State. “Ini berarti kita harus lebih berhati-hati dalam menangani konvensi nama file dan kondisi PCR. Namun, ini membuat sistem lebih efisien dalam hal data dan lebih ramah pengguna.” .

Para peneliti mendemonstrasikan teknik mereka dengan menyimpan empat file gambar JPEG besar dalam penyimpanan data DNA dan mengambil thumbnail dari setiap file, serta file lengkap dan resolusi tinggi secara keseluruhan.

“Meskipun kami hanya menyimpan file gambar, teknologi ini sebagian besar kompatibel dengan jenis file lain. Teknologi ini juga menawarkan fitur baru ini tanpa biaya tambahan,” kata Kevin Volkel, rekan penulis karya dan Ph.D. mahasiswa di NC State.

Teknik “file preview” yang baru juga kompatibel dengan sistem Nested DNA Enrichment and Separation (DENSe) yang telah dibuat oleh para peneliti untuk membuat penyimpanan data DNA menjadi lebih nyaman. DENSe telah secara efektif membuat sistem penyimpanan DNA lebih terukur dengan memperkenalkan teknik yang ditingkatkan untuk menandai dan mengambil file data.

“Kami sedang mencari mitra industri untuk membantu kami menemukan kelayakan komersial dari teknologi ini,” kata Keung.

Makalah akan diterbitkan hari ini (10 Juni 2021) di Komunikasi Alam. Surat kabar itu ditulis bersama oleh Elaine Indermaur, mantan mahasiswa di NC State.

Referensi: “Molekul Promiscuous untuk Operasi File yang Lebih Cerdas dalam Penyimpanan Data Berbasis Data” 10 Juni 2021, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23669-w

Pekerjaan itu dilakukan dengan dukungan dari National Foundation for Science, di bawah hibah 1650148, 1901324 dan 2027655; dan dari Departemen Bantuan Pendidikan untuk Lulusan Bidang Persekutuan Kebutuhan Nasional.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.