DNA存儲技術(shù)概念圖
DNA存儲高效低耗,,但作為一種鏈?zhǔn)缴锎蠓肿?,在體外常溫保存時會面臨DNA斷裂降解等風(fēng)險,,嚴(yán)重影響信息存儲的長期可靠性,,是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題,。對此,,元英進(jìn)團(tuán)隊設(shè)計了基于德布萊英圖理論的序列重建算法來解決DNA斷裂等問題。該算法結(jié)合貪婪路徑搜索和循環(huán)冗余校驗碼來實現(xiàn)斷裂DNA片段的高效從頭組裝,,從原理上支持了DNA存儲的長期可靠性,。
結(jié)合該序列重建算法(內(nèi)碼)與噴泉碼算法(外碼),,團(tuán)隊設(shè)計編碼了6.8MB敦煌壁畫,合成了承載圖片信息的DNA片段21萬條,。為數(shù)據(jù)的長期可靠性,,團(tuán)隊制備了一個沒有任何特殊保護(hù)的DNA水溶液樣本,并在70℃下加速樣本斷裂,、降解長達(dá)十周,。處理后的DNA片段80%以上都發(fā)生了斷裂錯誤,依靠設(shè)計的序列重建算法依然可以準(zhǔn)確組裝并解碼96.4%以上的片段,,再通過噴泉碼解決少量片段丟失的問題,,原始的敦煌壁畫圖片依然能夠完美恢復(fù)。根據(jù)理論推算,,這種程度的高溫破壞相當(dāng)于實驗室常溫25℃一千年或者9.4℃長達(dá)兩萬年的自然保存,。
這是繼基于人工合成染色體的酵母體內(nèi)信息存儲模式取得突破后,天津大學(xué)合成生物學(xué)團(tuán)隊在DNA信息體外存儲模式上取得的又一重要突破,。