นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยซิงหัว มหาวิทยาลัยเจ้อเจียง และสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ได้พัฒนาอัลกอริทึม
ในงานของพวกเขา นักวิจัยใช้ระบบประกอบด้วยพลาสมิดสองตัว เหล่านี้เป็นโมเลกุลดีเอ็นเอขนาดเล็กที่แยกได้จากโครโมโซมและสามารถจำลองแบบอัตโนมัติได้ นักวิทยาศาสตร์ได้ฉีดโมเลกุลที่แก้ไขด้วย CRISPR สองโมเลกุลนี้ลงในเซลล์ Escherichia coli (Escherichia coli)
เพื่อให้การบันทึก จัดเก็บ และ . มีประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือของการเขียนข้อมูลใหม่ นักพันธุศาสตร์ได้ใช้โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ CRISPR (Cas) และรีคอมบิเนส พวกเขาใช้โมเลกุล CRISPR RNA ที่ตรงกับข้อมูลที่ถูกต้องเพื่อค้นหาและเขียนทับข้อมูลที่ถูกต้อง ในการทำเช่นนั้น recombinase ได้ออกแบบดีเอ็นเอใหม่เพื่อเตรียมเข้ารหัสข้อมูลใหม่
การออกแบบการทดลองข้อมูลดิจิทัลถูกเข้ารหัสเป็นลำดับ DNA โดยใช้อัลกอริธึมการเข้ารหัสความหนาแน่นสูง จากนั้นลำดับก็ถูกโคลนไปเป็นพลาสมิดของเซลล์ที่มีชีวิต การเขียนข้อมูลใหม่ดำเนินการโดยใช้ระบบพลาสมิดสองระบบที่ใช้ CRISPR-Cas12a-แลแดง ซึ่งเป็นเมทริกซ์การเข้ารหัสซึ่งถูกโคลนเข้าไปในพลาสมิด ข้อมูลดั้งเดิมถูกเขียนใหม่เป็นพิเศษโดยการแทนที่ชิ้นส่วน DNA เป้าหมายในอินโฟพลาสมิดด้วยชิ้นส่วน DNA ของผู้บริจาค หลังจากการตรวจสอบความถูกต้อง ข้อมูลที่ถูกถอดเสียงจะถูกถอดรหัสโดยการถอดรหัสลำดับดีเอ็นเอในพลาสมิดใหม่ ภาพ: Yangyi Liu et al., Science Advances
การทดลองแสดงให้เห็นว่าด้วยสิ่งนี้เทคโนโลยี ลำดับ CRISPR RNA ที่ปรับให้เหมาะสมนั้นปรับได้ง่ายเพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงในข้อมูลที่ซับซ้อน นักพันธุศาสตร์สามารถบรรลุความน่าเชื่อถือในการเขียนทับได้ถึง 94% ในเวลาเดียวกัน ข้อมูลที่เขียนใหม่ได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างเสถียรและขยายออกไปในแบคทีเรียหลายร้อยชั่วอายุคน
เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล DNA มีสองโหมดคืออธิบายผู้เขียนงาน: "โหมดฮาร์ดดิสก์ในหลอดทดลอง" และ "โหมดซีดีใน vivo" ข้อดีของการจัดเก็บข้อมูลในเซลล์ที่มีชีวิตคือการจำลองแบบราคาถูกและเชื่อถือได้ โหมดนี้จึงสามารถใช้เพื่อแจกจ่ายสำเนาข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและราคาไม่แพง
นักวิจัยเชื่อว่าระบบพลาสมิดสามารถทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสากลสำหรับการเขียนข้อมูลใหม่โดยอิงจาก DNA "in vivo" สามารถใช้เป็นกลยุทธ์ใหม่สำหรับการประมวลผลข้อมูลและการเขียนซ้ำเป้าหมายของข้อมูลขนาดใหญ่และซับซ้อนในระดับโมเลกุล อย่างไรก็ตาม วิธีการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับโฮสต์ที่มีชีวิตซึ่งมีจีโนมที่ใหญ่กว่า เช่น ยีสต์ เพื่อเก็บข้อมูลได้มากขึ้น
อ่านเพิ่มเติม:
“นี่คือนิยายวิทยาศาสตร์”: นักวิทยาศาสตร์สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมชนิดใหม่โดยพื้นฐาน
ความยาวของวันโลกเพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าทำไม
supergenes คืออะไรและพวกมันทำให้สัตว์แปลกได้อย่างไร