DNA foi modificado para armazenar dados 350 vezes mais rápido

O DNA tem sido usado para armazenar dados há muitos anos, mas codificar informações em moléculas é trabalhoso. Agora, os investigadores aceleraram dramaticamente isto, imitando um processo biológico natural que impulsiona a expressão genética. Isto poderia levar a tecnologias de armazenamento de dados de DNA duráveis ​​e independentes.

Embora um grama de DNA possa armazenar milhões de gigabytes de dados, a tecnologia para utilizá-lo ainda não está totalmente operacional. Isto ocorre em parte porque o processo de codificação de dados no DNA exige que cada molécula seja sintetizada “do zero” após ser projetada para codificar uma informação específica.

Longo Qian Na Universidade de Pequim, na China, e os seus colegas desenvolveram agora uma forma de gravar informações no ADN de forma mais eficiente.

“Uma boa analogia é usar uma máquina de escrever, onde você tem que digitar cada letra em vez de imprimir”, diz Harris Wang na Universidade de Columbia, em Nova York, que não esteve envolvido neste trabalho. “Eles basicamente obtêm todas (as informações) no ‘papel’ de uma só vez.”

A equipe transformou longos filamentos de DNA em código binário, a sequência de 1s e 0s usada na computação para armazenar dados. Eles começaram com modelos pré-fabricados de DNA que serviram de base sobre os quais adicionaram fios curtos de DNA, semelhante a enfiar contas em um barbante. Eles então usam uma reação química para adicionar um grupo metil, uma molécula feita de carbono e hidrogênio, a algumas dessas “contas”. As contas metiladas tornam-se 1s do código binário e as não metiladas atuam como 0s.

As células naturalmente “usam o mesmo processo de metilação para modificar o DNA sem alterar a sequência subjacente, permitindo-lhes armazenar de forma estável camadas adicionais de informação regulatória ao longo do tempo”, disse Qian. Ele e seus colegas descobriram como realizar esse processo diversas vezes, em paralelo e simultaneamente, adicionando um código de barras especial a cada modelo. Isto permitiu-lhes escrever 350 peças únicas de informação, ou bits, numa única amostra de ADN de cada vez – centenas de vezes mais do que o padrão anterior de apenas um bit de cada vez.

No experimento, eles salvaram uma pintura de um panda e um tigre da China antiga e depois os recuperaram com um sequenciador de DNA usando um algoritmo de correção de erros. As imagens recuperadas foram reproduzidas com precisão de 97% ou superior.

Eventualmente, eles tornaram o processo tão conveniente que 60 estudantes voluntários puderam praticar o armazenamento de texto em amostras de DNA usando kits do tipo “faça você mesmo” que incluíam ferramentas químicas simples para a reação de metilação e um programa de computador que traduzia suas palavras em código. Embora estes voluntários não tivessem sido previamente treinados para trabalhar com DNA, o seu processo de codificação teve uma taxa de erro inferior a 2 por cento. Qian diz que isso resulta em “impressoras de DNA de mesa ou kits de armazenamento (que) podem ser construídos para uso doméstico ou em pequenas instituições, permitindo aos usuários fazer backup de dados pessoais importantes, como documentos legais ou fotos digitais, em um formato que dura séculos”. “

Wang diz que a tecnologia baseada em DNA pode ser particularmente útil para armazenamento de arquivos e, embora as tecnologias de disco e fita magnética possam eventualmente cair no esquecimento, ele acredita que o sequenciamento de DNA só continuará a melhorar.