Перезаписываемое хранилище данных на основе ДНК

Источник: innovaterussia.ru

Ученые Стэнфордского Университета (США) разработали методику неоднократного кодирования, хранения и удаления цифровой информации в ДНК живых клеток. Как отмечает руководитель проекта доктор Джером Бонне, чтобы добиться результата, его команде потребовалось три года напряженной работы. И 750 экспериментов закончились провалом, прежде чем был получен положительный эффект. Генетический эквивалент двоичной цифровой записи выглядит следующим образом: если определенный участок ДНК развернут в одном направлении — это «0», если в противоположном — «1». Ученые работали с микробами, изменяя тот участок ДНК, который отвечает за свечение в ультрафиолетовом свете. В зависимости от ориентации участка, микроорганизмы начинают светиться красным или зеленым светом.

Устройство получило название RAD (recombinase addressable data, рекомбиназная адресация данных). В основе его действия — методика рекомбиназно-опосредованной ДНК инверсии, то есть резки, переворота и рекомбинации ДНК в клетке при помощи ферментативных процессов. Чтобы обеспечить нужную ориентацию участка ДНК, исследователям пришлось найти способ управления двумя ферментами противоположного действия, интегразой и эксионазой. Главная сложность заключалась в том, что если оба белка активны и присутствуют в клетках в определенной концентрации, это приводит к беспорядку — клетки вырабатывают случайные сигналы. Чтобы найти баланс в действии белков, потребовалось много времени и сил.

Теперь биоинженерное устройство RAD работает надежно и стабильно, ученым удалось провести более 100 циклов перезаписи. При этом хранение информации продолжается, даже если ферменты отсутствуют. По словам ученых, RAD может быть мощным инструментом для изучения рака, развития организма, процессов старения и т.п. К примеру, с его помощью легко подсчитать количество циклов деления клетки. Когда-нибудь ученые смогут отключать клетки до того, как они превратятся в злокачественные. В компьютерной отрасли RAD может стать основой энергонезависимой памяти — устройств хранения информации, которые не потребляют энергию. Дальнейшая цель ученых — переход от памяти на один бит к более сложным устройствам, позволяющим хранить 8 бит (один байт) информации.