跟着信息工夫的发展，数据着实成为了一种新式坐蓐而已。不外，它的爆炸式增长也让存储成为新的挑战，基于硅材料的意料机存储面貌逐渐变得难以吩咐。在此配景下，积极探索 DNA 存储以算作下一代的数据存储面貌有趣紧要。

DNA 是一种相等踏实的分子，半衰期跨越 500 年，低温条目下可保存千千万万年。DNA 存储在存储密度、寿命和能耗方面已露出出超过现时硅基数据存储工夫的后劲。

DNA 存储的扫数历程可未必分为 4 个要领，即“编”“写”“存”“读”。如今使用 DNA 测序仪读取 DNA 四个字母的编码数据相等浅显，何况速率相对较快。问题在于写入数据，这时常需要一次合成一个字母的定制 DNA 链。面前最快的 DNA 写入器每天不错合成约 3.2 亿字节的 DNA 数据，按照这种速率，写入 1g DNA 需要近 200 万年。且由于写入速率慢，老本也较高。

近日，北京大学定量生物学中心钱珑、欧阳颀，北京大学意料机学院张成，亚利桑那州立大学 Hao Yan 等东说念主在 Nature 发表最新征询后果，他们受表不雅遗传修饰和 DNA 自拼装启发，树立了一种相等规的 DNA 数据写入框架，该框架允许基于 DNA 自拼装教学的酶促甲基化将大肆的“表不雅比特”（epi-bits）以并行面貌踏实地写入 DNA 模板上。

这种面貌毋庸重新构建 DNA，而是讹诈现存的 DNA 链，在合成后对其进行修饰。“epi-bits”的功能访佛于活字印刷术中的活字，不错罗列在通用的 DNA 模板上。

基于此设施，他们告捷将中国古代汉代的老虎拓片图像和熊猫彩色图片存储在 DNA 中，并告捷读出。著作题为“Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA”。

图 | epi-bit DNA 存储暗示图

他们合成了表率化的长模板单链 DNA 片断算作“纸张”，一系列短的、预制的 DNA 片断（有或莫得甲基）算作“字体”，这些 DNA 片断每个长 24 个碱基，其序列被贪图为与 DNA 模板上的特定区域联结。

讹诈甲基化，用数字 0 或 1 对短 DNA 片断进行编码，甲基的存在对应 1，甲基的缺失对应 0。在体内，细胞将甲基附着到特定的 DNA 序列上，以发出信号，指令哪些基因应该在不同组织中抒发和千里默。

征询东说念主员添加了甲基变嫌酶 DNMT1，通过 DNMT1 的选拔性甲基化，表不雅遗传修饰算作信息位不错精准地引入到通用 DNA 模板上以终了分子活字印刷。

基于上述设施，征询东说念主员存储了 269,337 比特的数据，包括中国古代汉代的老虎拓片图像和熊猫彩色图片，终明显每次响应 350 比特的速率。

图 | 通过 epi-bit 终了大畛域存储

此外，征询东说念主员还邀请了 60 名具有不同学术配景的学生志愿者，在教室中使用浅显的 epi-bit 书写器具手动将他们选拔的文本片断存储在 DNA 中。临了，存储的 15 篇文本中有 12 篇被告捷收复，并通过在线就业器安全地复返给了编写它们的团队。

由于该工夫使用预制的 DNA 片断，因此不错进一步优化以进行批量坐蓐。这将比为存储的每一位信息合成一条定制的 DNA 链低廉得多。面前用这种设施写入数据的老本约为每比特 0.003 好意思元。但团队服气跟着生意化的践诺和应用，老本会裁减。

下一步，团队将征询该系统的膨胀材干奈何适应大批数据。他们正在征询用甲基之外的其他化学象征修饰 DNA 模板，以便在每条链上编码更多的数据，从而进一步加速速率。

参考荟萃：

1.Zhang, C., Wu, R., Sun, F. et al. Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA. Nature 634, 824–832 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08040-5

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