a, Digital information kan kodas direkt i CRISPR-matriser av en bakteriepopulation med hjälp av elektroniska signaler. Cellpopulationen kan sedan arkiveras för långtidslagring, förökas för dataamplifiering och sekvenseras för datahämtning. b, Överuttryck av Cas1–Cas2-komplexet resulterar i konstant inkorporering av nya spacers i CRISPR-arrayer av en cellpopulation. Elektroniska signaler inducerar en förändring i förekomsten av en kopia-nummer-inducerbar plasmid (pTrig) och därmed andelen pTrig-härledda spacers. c, Vid 0-tillståndet, den elektriska signalen matas inte (0,0 V) för att hålla FCN (R) och PMS reducerad och pTrig -kopieringsnumret är lågt. I staten 1, den elektriska signalen (0,5 V) oxiderar FCN(R) och PMS, aktivera soxS -promotorn för att öka antalet pTrig -kopior. FCN (R), ferrocyanid; FCN(O), ferricyanid; PMS, fenazinmetosulfat. d, e, Det relativa antalet kopior av pTrig (d) och andelen expanderade CRISPR-matriser och källa för de nya distanserna (e) utan (0 V) och med (0,5 V) elektrisk signal i 14 h. Ref, genom- och pRec-härledda spacers; pTrig, pTrig-härledda distanser. Alla mätningar baseras på tre biologiska replikat. Felstaplar representerar s.d. av tre biologiska replikat. Kreditera: Naturens kemiska biologi (2021). DOI:10.1038/s41589-020-00711-4
Ett team av forskare vid Columbia University har utvecklat ett sätt att låta DNA -strängar lagra mer data. I deras studie, publiceras i tidskriften Vetenskap , gruppen applicerade en liten mängd elektricitet på DNA-strängar för att möjliggöra kodning av mer information än vad som var möjligt med andra metoder.
För några år, forskare har letat efter sätt att öka datalagringskapaciteten – lagringskraven förväntas överstiga kapaciteten inom en snar framtid när efterfrågan skjuter i höjden. Ett sådant tillvägagångssätt har involverat kodning av data i DNA-strängar - tidigare forskning har visat att det är möjligt. I de tidiga stadierna av sådan forskning, forskare redigerade manuellt trådar för att lägga till egenskaper för att representera nollor eller enor. På senare tid, forskare har använt genredigeringsverktyget CRISPR. De flesta sådana studier använde DNA extraherat från vävnaden från avlidna djur. På senare tid, forskare har påbörjat ansträngningar för att flytta forskningen till levande djur eftersom den kommer att pågå längre. Och inte bara i de redigerade trådarna - informationen de innehåller kan tänkas föras vidare till avkommor, gör att data kan lagras under mycket långa tidsperioder.
Tillbaka 2017, ett annat team vid Columbia University använde CRISPR för att upptäcka en viss signal – i deras fall, det var närvaron av sockermolekyler. Att lägga till sådana molekyler resulterade i genuttryck av plasmid -DNA. Över tid, redigeringsprocessen förbättrades eftersom genetiska bitar lades till för att representera ettor och nollor. Tyvärr, systemet tillät endast lagring av några få databitar.
I denna nya ansträngning, forskarna har förbättrat systemet med en liten ström av el. Deras tillvägagångssätt involverade att använda CRISPR för att lägga till gener till en E. Coli DNA-sträng som gjorde det möjligt för cellerna att öka mängden plasmid som produceras när en liten mängd spänning applicerades. Ökade uttryck innebar ökningar av mängden data som kunde lagras. Genom att använda deras system, forskarna kodade orden "Hello World" i lite E. Coli och blandade det sedan till ett naturligt jordprov. Efter att bakterierna hade förökat sig, forskarna fann att de kunde läsa deras budskap. Forskarna erkänner att deras tillvägagångssätt fortfarande är i ett mycket tidigt stadium av testning, men planerar att fortsätta för att förbättra datakapaciteten.
© 2021 Science X Network
