Une nouvelle technique d’impression d’ADN pourrait révolutionner la façon dont nous stockons les données : ScienceAlert
Aussi efficaces que puissent être les systèmes de stockage de données électroniques, ils n’ont rien à voir avec la version naturelle : l’ADN. Une nouvelle technique d’écriture de données sur l’ADN fonctionne comme une presse à imprimer et rend la tâche suffisamment simple pour que tout le monde puisse le faire.
L’écriture de données sur l’ADN implique généralement de synthétiser des brins une lettre à la fois, comme enfiler des perles sur une ficelle. C’est évidemment un processus très lent, surtout lorsqu’il peut y avoir des milliards de ces lettres, ou bases, dans une séquence d’ADN donnée.
Mais le nouveau Presse à imprimer l’ADN accélère considérablement le processus. L’équipe a créé un ensemble de 700 briques d’ADN, chacune contenant 24 bases, qui fonctionnent comme des pièces de caractères mobiles. Ceux-ci peuvent être disposés dans l’ordre souhaité, puis utilisés pour « imprimer » leurs données sur des brins matrices d’ADN.
Plutôt que d’écrire un bit à la fois, cette presse à imprimer l’accélère jusqu’à 350 bits simultanément, par réaction.
Pour simplifier le processus, les données ne sont pas codées dans les lettres habituelles de l’ADN GCAT, mais dans les lettres familières et les zéros du code binaire. Dans ce cas, des marqueurs chimiques étaient attachés à certaines briques d’ADN mais pas à d’autres – celles avec des marqueurs représentaient des uns, et celles sans marqueurs étaient des zéros.
L’équipe testé la technique en stockant des images, dont 16 833 bits pour un ancien frottement chinois d’un tigre, et une photo d’un panda composée de plus de 252 500 bits. Après quelques ajustements, 100 % des données ont pu être récupérées à l’aide des méthodes standard de lecture de l’ADN.
Pour montrer à quel point il pouvait être simple à utiliser, l’équipe a mené une expérience avec 60 personnes. Les participants ont utilisé une plateforme logicielle appelée iDNAdrive pour encoder des morceaux de texte de leur choix, totalisant environ 5 000 bits. Les données ont été relues avec succès avec une précision de 98,58 pour cent.
L’attrait du stockage des données ADN est clair. D’une part, il est incroyablement dense – on estime que vous pourriez stocker plus de 10 milliards de gigaoctets de données en seulement 1 cm3 de l’ADN. Mieux encore, stockées dans de bonnes conditions, ces données peuvent durer des milliers, voire des millions d’années, ce qui en fait un excellent système d’archivage.
La lecture des données de l’ADN est relativement rapide, mais l’écriture constitue le goulot d’étranglement. La même chose pourrait être dite des textes dans les temps anciens, c’est pourquoi les chercheurs de la nouvelle étude ont appliqué une solution similaire.
L’invention de l’imprimerie à caractères mobiles a permis la production des premiers textes en série. Les caractères individuels sur leurs propres petits timbres pourraient être disposés en gros blocs, pour imprimer rapidement de nombreuses copies. L’inspiration pour les caractères mobiles moléculaires est venue de la façon dont nos propres cellules stockent et traitent les données.
Chaque cellule de votre corps contient votre génome complet. Ce qui différencie les cellules dans les différents tissus est une couche supplémentaire d’informations appelée épigénome. Les marqueurs chimiques attachés indiquent quels gènes doivent être activés ou désactivés pour permettre aux cellules de jouer différents rôles.
En d’autres termes, si votre organisme était une entreprise, chaque employé recevrait le même manuel, mais différents départements – cerveau, foie, peau, etc. – auraient différents chapitres mis en évidence, afin que les cellules connaissent les informations spécifiques dont elles ont besoin pour faire leur travail. .
Pour le nouveau Presse à imprimer l’ADNces marqueurs, ou groupes méthyles, contiennent les informations en cours d’écriture et de relecture. Les briques d’ADN sont les pièces de type mobile et les brins de modèle d’ADN vierges sont le papier.
Lorsqu’une certaine séquence est nécessaire, les briques correspondantes sont sélectionnées et placées en solution avec le modèle. Une fois sur place, les briques se lient à des régions spécifiques le long du modèle d’ADN.
Vient enfin l’encre. Une enzyme copie tous les groupes méthyle des briques sur chaque partie de la matrice d’ADN. Plus tard, un dispositif de séquençage de nanopores peut alors lire le modèle de uns et de zéros pour recréer les fichiers numériques stockés.
Étant donné que les briques s’auto-assemblent sur le brin d’ADN modèle, de nombreuses écritures se produisent en même temps, plutôt que petit à petit. Accélérer le processus et le rendre accessible aux non-scientifiques pourrait aider l’ADN à devenir un support de stockage de données viable.
L’article a été publié dans la revue Nature.
