活體細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)DNA可擦寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

斯坦福大學(xué)生物工程系的科學(xué)家創(chuàng)建了一種新系統(tǒng)，能夠重復(fù)編碼、擦寫和儲(chǔ)存活體細(xì)胞DNA中的數(shù)據(jù)。他們表示，可編程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在活體細(xì)胞的DNA內(nèi)，或可成為研究癌癥、衰老和有機(jī)體發(fā)展等的強(qiáng)大工具。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在同日出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

雖然基因物質(zhì)本身就具備天然的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，但支持科學(xué)家可靠且可逆地將信息寫入活體DNA的工具仍十分匱乏。以前的研究雖可通過(guò)單個(gè)酶的表達(dá)朝一個(gè)方向翻轉(zhuǎn)基因序列，但這一過(guò)程并不可逆，而科研人員需要不斷翻轉(zhuǎn)基因序列以創(chuàng)建可完全重復(fù)使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

科學(xué)家坦言，雖然翻轉(zhuǎn)DNA的截面至兩個(gè)方向之一并不困難，但獲取蛋白質(zhì)水平的平衡卻非易事。為了使新系統(tǒng)正常工作，研究團(tuán)隊(duì)需要精確控制微生物內(nèi)兩個(gè)對(duì)立蛋白質(zhì)、整合酶和切除酶的動(dòng)態(tài)。

他們經(jīng)過(guò)3年多達(dá)750次的嘗試，最終成功創(chuàng)建了相當(dāng)于1比特（1位）的基因物質(zhì)。相關(guān)人員解釋說(shuō)，如果DNA的截面指向一個(gè)方向，它就是0，如果指向另一個(gè)方向，其就是1。由此，科研人員能計(jì)算出細(xì)胞分裂的次數(shù)，這或?qū)①x予科學(xué)家制止細(xì)胞癌變發(fā)生的能力。

研究小組將這款設(shè)備命名為“重組酶可尋址數(shù)據(jù)”模塊（RAD）。RAD可借助改編自噬菌體的絲氨酸和切除酶來(lái)按需翻轉(zhuǎn)和還原特定的DNA序列。這將形成類似于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“永久性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”，能在無(wú)功耗的情況下保留信息。隨后，科研小組在單個(gè)微生物內(nèi)對(duì)RAD模塊進(jìn)行了測(cè)試，其在缺乏基因表達(dá)的情況下也能被動(dòng)存儲(chǔ)信息，十分可靠。此外，它們能重復(fù)切換而不使性能發(fā)生退化，使科學(xué)家目睹細(xì)胞分裂100余次，這對(duì)支持組合化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)十分重要。

研究人員表示，他們未來(lái)的目標(biāo)是盡快創(chuàng)建可擴(kuò)展的、可靠的生物位，實(shí)現(xiàn)1字節(jié)的可編程基因數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，隨后再逐步挖掘基因數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更廣泛的應(yīng)用范圍。

更多醫(yī)療電子信息請(qǐng)關(guān)注：21ic醫(yī)療電子頻道