_ Căutarea datelor în ADN cu CRISPR

Era digitală a dus la creșterea explozivă a datelor de tot felul. Metodele tradiționale de stocare a datelor, cum ar fi hard disk-urile, încep să se confrunte cu provocări din cauza capacităților limitate de stocare. Odată cu creșterea cererii de stocare a datelor, mediile alternative de stocare a datelor devin din ce în ce mai populare și necesare.

ADN-ul este una dintre soluțiile emergente de stocare a datelor datorită densității sale fizice, longevității datelor, și capacitatea de criptare a datelor. Orice informație care poate fi stocată pe un hard disk - cum ar fi texte, imagini, sunete și filme - poate fi, de asemenea, convertită în secvențe ADN.

Dar, în timp ce ADN-ul este o soluție promițătoare pentru a ajuta la satisfacerea cererii de nevoile de stocare a datelor, efectuarea unei căutări în cadrul unei linii de ADN poate fi greoaie și dificilă.

„Arhivarea informațiilor în ADN sintetic a apărut ca o soluție atractivă pentru a face față creșterii explozive a datelor în lumea modernă. Cu toate acestea, interogarea cantitativă a datelor stocate în ADN este încă o provocare”, spune Changchun Liu, profesor la Departamentul de Inginerie Biomedicală la UConn Health.

În Nature Communications, Liu și o echipă de cercetători au descoperit o modalitate pentru a căuta simplu și eficient datele stocate în ADN utilizând un motor de căutare cantitativ alimentat cu repetări palindromice scurte (CRISPR) grupate, interspațiate în mod regulat.

În lucrare, Liu introduce Search Enabled by Enzymatic Keyword Recognition (SEEKER), care utilizează CRISPR-Cas12a pentru a identifica cantitativ cuvântul cheie din fișierele stocate în ADN.

„ADN-ul este un mediu promițător pentru stocarea datelor datorită stabilității și a densității mari de informații. Teoretic, un gram de ADN poate stoca 215 petaocteți de date, dimensiunea datelor a aproximativ 100 de milioane de filme. Asemenea unui hard disk care stochează informații în biți de date binari, ADN-ul stochează informații în secvențe de patru nucleobaze — adenină (A), timină (T), citozină (C) și guanină (G).

" Evoluțiile în tehnologia de sinteză a ADN-ului și secvențierea de generație următoare transformă stocarea datelor ADN în realitate”, explică Jiongyu Zhang, un student absolvent în laboratorul lui Liu și primul autor al lucrării.

Liu și-a folosit expertiza în CRISPR. tehnologie pentru a ajuta la găsirea unei soluții mai bune pentru a căuta într-o catenă de ADN.

CRISPR este un mecanism imunitar dobândit care poate identifica o anumită secvență de ADN infecțioasă într-o celulă copleșită de gene care interferează, similar unui cuvânt cheie căutare într-o bază de date.

SEEKER, utilizând CRISPR, generează rapid fluorescență vizibilă, sau lumină, atunci când este prezentă o țintă ADN corespunzătoare cuvântului cheie de interes. SEEKER este capabil să efectueze cu succes căutarea cantitativă a textului, deoarece rata de creștere a intensității fluorescenței este proporțională cu frecvența cuvintelor cheie.

În lucrare, cercetătorii au identificat cu succes cuvinte cheie în 40 de fișiere cu un fundal de aproximativ 8.000 irelevante. termeni.

„În general, SEEKER oferă o abordare cantitativă pentru efectuarea de căutări paralele, inclusiv căutarea metadatelor, pe întregul conținut stocat în ADN, cu implementare simplă și generare rapidă de rezultate”, explică Liu.

(Fluierul)