L'ADN stocke les données en bits après la mise à niveau épigénétique

L'ADN stocke les données en bits après la mise à niveau épigénétique

L'ADN existe depuis des milliers d'années l'installation de stockage de données préférée de l'humanité. Robuste et compact, il est si dense en informations qu'un gramme suffit pour 10 millions d'heures de haute résolution. vidéo peut sauver.

Mais il y a toujours place à l’amélioration.

Une nouvelle méthode permet désormais de stocker des informations dans l'ADN sous forme de code binaire - les mêmes 0 et 1 que ceux utilisés par les ordinateurs conventionnels. Cette méthode pourrait un jour s'avérer moins coûteuse et plus rapide que le codage d'informations dans la séquence des éléments constitutifs de l'ADN, qui est actuellement utilisée par les cellules et la plupart des efforts déployés pour ce faire. Stockage de données générées artificiellement correspond à la méthode utilisée.

La méthode est si simple que 60 volontaires de différents domaines ont pu l'utiliser pour sauvegarder le texte de leur choix. Beaucoup d'entre eux ne croyaient pas au départ que cette technique fonctionnerait, explique Long Qian, biologiste synthétique computationnel à l'Université de Pékin et auteur de l'étude. 1, qui décrit la technologie.

"Une fois qu'ils ont vu la séquence et obtenu les bonnes répliques, ils ont commencé à croire qu'ils pouvaient réellement le faire", explique-t-elle. L'étude a été publiée aujourd'hui dans Nature.

Stockage court

Cette technique n'est qu'une parmi tant d'autres Essayer de transformer l’ADN en une alternative durable au traditionnel, options de stockage électronique qui ne peut pas suivre le rythme de la production mondiale croissante de données. "Nous atteignons les limites physiques", déclare Nicholas Guise, physicien au Georgia Tech Research Institute d'Atlanta. "Et nous générons constamment plus de données."

L’énorme capacité de stockage de l’ADN en fait une alternative intéressante. Par ailleurs, peut L’ADN, lorsqu’il est protégé de l’humidité et des rayons ultraviolets, peut durer des centaines de milliers d’années.. En revanche, les disques durs électroniques doivent être remplacés toutes les quelques années, sinon les données sont corrompues.

La manière la plus évidente de stocker des informations dans l’ADN consiste à insérer les données dans la séquence d’ADN, un processus qui nécessite la synthèse d’un brin d’ADN à partir de zéro. Cette approche est lente et beaucoup plus coûteuse que le stockage électronique de données, explique Albert Keung, biologiste synthétique à l'Université d'État de Caroline du Nord à Raleigh.

Pour développer une méthode moins coûteuse et plus rapide, Qian et ses collègues se sont tournés vers cette solution. « Épigénome » – une variété de molécules que les cellules utilisent pour contrôler l'activité des gènes, sans modifier la séquence d'ADN elle-même. Par exemple peut des groupes dits méthyles sont ajoutés ou supprimés de l'ADN pour changer de fonction.

Qian et ses collègues ont développé un système dans lequel une série de « éléments constitutifs » d'ADN courts et préfabriqués - avec ou sans groupes méthyle - pourraient être ajoutés à un récipient de réaction pour former un brin d'ADN en croissance avec le code binaire correct. Pour récupérer les données, les chercheurs utilisent une technique de séquençage de l'ADN, qui peut détecter les groupes méthyle le long du brin d'ADN. Les résultats peuvent être interprétés comme un code binaire, où la présence d'un groupe méthyle correspond à 1 et l'absence correspond à 0.

Portrait de panda dans l'ADN

Étant donné que la technique utilise des fragments d'ADN préfabriqués, elle pourrait être encore optimisée pour permettre une production de masse, explique Keung. Cela rendrait l’opération beaucoup moins coûteuse que la synthèse d’un brin d’ADN sur mesure pour chaque bit d’information à stocker. Selon Keung, la prochaine étape consistera à déterminer dans quelle mesure le système s'adapte à de grands ensembles de données.

Pour faire un pas dans cette direction, Qian et ses collègues ont codé et lu les instructions pour créer une image d'un tigre de la dynastie Han dans la Chine ancienne et une image colorée d'un panda dans une verdure luxuriante. Les images ont été codées en près de 270 000 1 et 0, ou « bits ».

Pour l'instant, ce domaine doit réduire ses coûts avant de pouvoir rivaliser avec le stockage électronique de données, explique Guise. « Le stockage de l’ADN a encore un long chemin à parcourir avant de devenir commercialement pertinent », dit-il. "Mais il faut une technologie de rupture."

1. Zhang, C. et coll. Nature 634, 824-832 (2024).

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