DNA数据存储的新方法使系统更加动态，可扩展

北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经开发出了一种全新的DNA数据存储系统方法，使用户能够读取或修改数据文件而不会破坏它们，并使该系统更易于扩展以实用。

论文的共同作者之一阿尔伯特·基恩（AlbertKeung）说：“大多数现有的DNA数据存储系统都依靠聚合酶链反应（PCR）来访问存储的文件，这在复制信息方面非常有效，但也带来了一些重大挑战。”。“我们已经开发了一个不依赖PCR的系统，称为动态操作和可重用信息存储或DORIS。这有助于我们解决DNA数据存储技术实际实施中遇到的一些主要障碍。”Keung是北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程的助理教授。

与现有类似规模的系统相比，DNA数据存储系统具有保存更多数量级信息的潜力。但是，现有技术难以解决与实际实施有关的一系列问题。

当前的系统依赖于被称为引物结合序列的DNA序列，该序列被添加到存储信息的DNA链的末端。简而言之，DNA的引物结合序列用作文件名。当您需要给定的文件时，可以检索带有该序列的DNA链。

DNA数据存储技术的许多实际障碍都围绕使用PCR来检索存储的数据。依靠PCR的系统必须大幅度提高和降低所存储遗传材料的温度，以便将双链DNA分开并揭示引物结合序列。这导致所有的DNA（引物结合序列和数据存储序列）在一种遗传汤中自由游动。然后，现有技术可以使用PCR对汤进行分类，以查找，检索和复制相关的DNA。温度波动对于开发实用技术是有问题的，PCR技术本身逐渐消耗或耗尽了要检索的文件的原始版本。

DORIS采用不同的方法。DORIS使用由单链DNA组成的“突出端”，而不是使用双链DNA作为引物结合序列，就像一条尾巴，该尾巴在实际存储数据的双链DNA后面流动。尽管传统技术需要温度波动来撕裂DNA以找到相关的引物结合序列，但使用单链突出端意味着DORIS可以找到合适的引物结合序列而不会干扰双链DNA。

该论文的共同通讯作者，电气和电子学教授詹姆斯·塔克（JamesTuck）说：“换句话说，DORIS可以在室温下工作，这使得开发在现实世界中可行的DNA数据管理技术更加可行。”NCState的计算机工程。

不必撕裂DNA链的另一个好处是，突出端的DNA序列可以与数据文件本身的双链区域中的序列相同。在不牺牲信息密度的情况下，在基于PCR的系统中很难做到这一点-因为该系统无法区分引物结合序列和数据存储序列。

该论文的第一作者，博士学位的凯文·林说：“DORIS使我们能够显着提高系统的信息密度，并使其更易于扩展以处理非常大的数据库。”北卡罗来纳州立大学的学生。

一旦DORIS识别出正确的DNA序列，它就无需依靠PCR进行复制。相反，DORIS将DNA转录为RNA，然后将其反转录回DNA，数据存储系统可以读取该DNA。换句话说，DORIS不必为了读取原始文件就消耗原始文件。

还可以修改单链突出端，从而允许用户重命名文件，删除文件或“锁定”文件-有效地使其他用户看不到它们。

Keung说：“我们已经开发了DORIS的功能原型，因此我们知道它可以工作。”“我们现在有兴趣扩大规模，加快速度并将其放入能够自动执行流程的设备中，从而使其变得用户友好。”

论文“基于DNA的动态和可扩展的信息存储”于6月12日在《自然通讯》杂志上发表。