A Ascensão do Armazenamento de Dados de DNA

Contratação de um Analista freelancer de seqüenciamento de dados de DNA pode ser uma solução econômica se você precisar consultar um especialista qualificado, sob demanda.

Com o armazenamento de dados de DNA logo se tornando uma realidade, haverá um dia em que baixaremos e armazenaremos arquivos em informações genéticas? Quais são os desafios e oportunidades? Maya RaghunandanPhD em Bioquímica e Biologia Molecular e Kolabtree cientista freelancer, fornece uma visão geral. 

Todos os dias, usamos a tecnologia digital. Tiramos fotos, conversamos, baixamos documentos, assistimos a um vídeo e assim por diante. Uma infinidade de informações é acessível na ponta de nossos dedos devido aos dados armazenados digitalmente; como matrizes de 0s e 1s em numerosos discos rígidos com chips de silicone e fitas magnéticas. A contínua explosão de dados já está empurrando os limites da capacidade de armazenamento e está projetada para superar a infra-estrutura disponível. Até 2040O dilúvio de dados pode exigir 10-100 vezes mais silício de microchip, do que o disponível. Este problema levou os pesquisadores em todo o mundo a encontrar um avanço nos meios alternativos de armazenamento de dados.

O DNA como ferramenta de armazenamento de dados: Prós

Felizmente, a mãe natureza nos fornece uma solução na forma de nossa informação genética que codifica a blueprint- DNA. Esta idéia ganhou força em 2012, quando os pesquisadores da Harvard codificou um livro de 52.000 palavras em milhares de fios de DNA. Posteriormente, muitos outros pesquisadores validaram e avançaram ainda mais a abordagem utilizada para escrever dados digitais para o DNA e recuperá-los. Alguns exemplos proeminentes incluem pesquisadores em Universidade de Columbia, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, Universidade de Washington, Instituto Europeu de Bioinformática e ETH Zurique. Em 2017, o governo dos EUA anunciou interesse potencial na pesquisa de armazenamento de DNA, como parte de suas atividades no ramo de pesquisa de segurança nacional. Muitos gigantes da tecnologia, incluindo Microsoftestão mostrando um grande interesse em buscar o DNA como o futuro banco de armazenamento de dados. De fato, Microsoft e Universidade de Washington colaborou para armazenar "35 arquivos distintos (mais de 200 MB de dados), em mais de 13 milhões de oligonucleotídeos de DNA" que foram recuperados sem erros. Como as crises de armazenamento de dados paira sobre nós, o DNA pode oferecer uma alternativa biológica por muitas razões.

• O DNA é muito estável e pode durar de forma estável por 100s de anos
• É muito compacto e requer muito menos espaço de armazenamento
• É fácil de replicar e criar back ups
• Não se tornará obsoleta como uma tecnologia
• Possui uma densidade de armazenamento de informações que supera qualquer outra tecnologia. 1 grama de DNA pode armazenar 700 terabytes de dados. Alguns quilos de DNA pode armazenar a maioria do mundo agora mesmo.

Conversão de dados digitais em dados biológicos

Teoricamente, a base do armazenamento de informações no DNA é fundamentalmente similar ao código binário, embora seguindo um processo ligeiramente diferente. Em vez de usar 0s e 1s nos métodos tradicionais, as informações no DNA são registradas como A, T, G e Cs (adenina, citosina, timina e guanina). A maneira como isto funcionaria é que atribuímos diferentes códigos binários aos nucleotídeos. Por exemplo, 00 = A, 01 = C, 10 = T e 11 = G. Agora, uma imagem é normalmente codificada como uma série de 0s e 1s; um exemplo do início da série pode ser 0011100100. Se as partirmos em pares - 00 11 10 01 00 -- isso se traduziria em A-G-T-C-A. Esta seqüência seria a ordem dos nucleotídeos para formar um filamento de DNA. Uma vez determinada a seqüência, o DNA pode ser sintetizado quimicamente, seco e armazenado em pequenos frascos protegidos da luz e da umidade. Uma única grama de DNA pode armazenar até 215 milhões de gigabytes de dados.

O DNA pode "ler de volta" usando uma abordagem de seqüenciamento de DNA, usada em rotina em vários laboratórios em todo o mundo. Este processo produziria um arquivo de seqüência de letras que poderia então ser decodificado em 0s e 1s de volta, para obter os dados digitais originais.

O DNA como ferramenta de armazenamento de dados: Dificuldades atuais

Para que o armazenamento de dados de DNA seja uma escolha prática de armazenamento de dados, todo o processo de codificação-escrita-leitura e decodificação de informações deve ser automatizado. As tecnologias atuais utilizadas são demoradas e propensas a erros. Acima de tudo, os custos subjacentes a estas técnicas precisam diminuir drasticamente para que o armazenamento de dados de DNA seja economicamente viável.

As tecnologias atuais de síntese de DNA não podem sintetizar trechos particularmente longos de DNA; o limite é de cerca de 20 bytes de dados por fio. Assim, os dados precisariam ser decompostos em pedaços, marcados para as quebras, e depois convertidos para o formato de DNA. Os maiores obstáculos podem ser encontrados no sistema de recuperação de dados. A leitura da cadeia de DNA é "lida", a destruição é permanente. Assim, ter muitas cópias de segurança seria essencial. Além disso, os sistemas atuais de recuperação de dados exigiriam a leitura de todos os dados presentes em um frasco de armazenamento. Enquanto isso, novos acesso aleatório técnicas no horizonte, antecipando uma possibilidade real de recuperação de arquivos individuais.

The usability of DNA as a means of data storage is going to be dictated by the advancements made in biotecnologia and genetic engineering industries. The rate at which the DNA sequencing techniques have advanced would suggest that DNA data storage may become a reality soon. As various technologies slowly turn to bio-mimicry, it is befitting that DNA- the fundamental life storage molecule also serves as our data-bank.

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