Oamenii de știință de la CNRS și de la Universitatea din Tokyo au dezvoltat aplicarea unei noi tehnici bazate pe enzime, oferind primele indicii cu privire la modul în care provocările tehnologice ale ADN-ului pot fi rezolvate.
ADN-ul poate fi utilizat pentru a stoca în mod fiabil cantități masive de date digitale. Cu toate acestea, până acum s-a dovedit o provocare să se recupereze sau să se manipuleze datele specifice încorporate în aceste molecule.
Natura a dezvoltat, fără îndoială, cea mai bună metodă de stocare masivă a datelor: ADN-ul. Pe baza acestor cunoștințe, ADN-ul a fost folosit pentru a stoca date digitale prin traducerea valorilor binare (0 sau 1) într-una dintre cele patru „litere” ADN diferite (A, T, C sau G).
Dar cum se poate căuta prin baza de date codificate în ADN pentru a descoperi o anumită dată? Și cum este posibil să se execute calcule folosind date codificate cu ADN fără a le transforma mai întâi în formă electronică? Acestea sunt întrebările la care au încercat să răspundă echipele de cercetare din laboratoarele LIMMS (CNRS / Universitatea din Tokyo) și Gulliver (CNRS / ESPCI).
Ei experimentează o nouă abordare folosind enzime și neuroni artificiali și rețele neuronale pentru operațiuni directe asupra datelor ADN.
Mai exact, cercetătorii au folosit reacțiile a trei enzime pentru a proiecta „neuroni” chimici care reproduc arhitectura rețelei și capacitatea de calcule complexe prezentate de neuronii adevărați. Neuronii lor chimici pot executa calcule cu date despre firele de ADN și pot exprima rezultatele ca semnale fluorescente.
Echipele LIMMS și Gulliver au inovat, de asemenea, prin asamblarea a două straturi de neuroni artificiali pentru a rafina calculele. Precizia este îmbunătățită și mai mult prin miniaturizarea microfluidică a reacțiilor, permițând asfel să aibă loc zeci de mii de reacţii.
Fructul unui deceniu de cooperare între biochimiștii francezi și inginerii japonezi în microfluidică, aceste descoperiri pot permite în cele din urmă un mai bun screening pentru anumite boli, precum și manipularea bazelor de date gigantice codificate cu ADN.
Când este ținut departe de apă, aer și lumină, ADN-ul poate fi păstrat timp de sute de mii de ani, fără niciun aport de energie. Și stocat într-o capsulă de câțiva centimetri în diametru, poate conține până la 500 de terabytes de date digitale.
Până în 2025, volumul total de date digitale generate de oameni este de așteptat să atingă 175 zettabytes.
Deoarece mediile de stocare actuale sunt relativ voluminoase, fragile și consumatoare de energie, ADN-ul poate oferi o alternativă viabilă capabilă să conțină toate datele existente în spațiul unei cutii de pantofi.
Facilitarea stocării ADN-ului va fi scopul PEPR MoleculArxiv, un program de cercetare prioritar oferit în luna mai anul trecut de CNRS.
Cercetarea lor a fost publicată recent în revista Nature.
Articol de Răzvan Lupu
