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新突破:東南大學團隊將校訓“止於至善”存入 DNA 序列併成功讀取

12 月 1 日訊息,東南大學師生團隊近日成功將該校校訓“止於至善”存入一段 DNA 序列,實現了 DNA 儲存技術的新突破。相關成果發表在國際學術期刊《科學・進展》上。據東南大學生物電子學國家重點實驗室劉巨集教授介紹,DNA 儲存技術就是將生物 DNA 分子進行編碼,從而在 DNA 序列上儲存資訊。

劉巨集教授團隊通過電極表面合成 DNA 分子及原位測序實現了單電極上資料寫入和讀取的一體化,為實現未來的高通量自動化 DNA 儲存系統打下基礎。隨著大資料時代的到來,全球資料產生量正以指數形式激增,而以 DNA 分子為基礎的資料儲存系統被認為是解決未來“資料危機”的一個可行方案。瞭解到,目前,DNA 儲存系統大多基於“編碼-合成-儲存-測序-解碼”的操作流程,涉及到大型儀器和專業技術人員的參與。為了 DNA 儲存系統的微型化、整合化和自動化,劉巨集團隊發展了一種基於電化學的單電極 DNA 合成和測序方法,通過電化學脫保護技術改進了傳統亞磷醯胺化學合成方法,並基於電荷振盪現象對電極表面的 DNA 分子進行測序,藉助多次測量和統計學方法降低測量誤差,最終成功將校訓(止於至善 ——“Rest in the highest excellence!”)以 DNA 分子形式儲存在電極表面並讀取出來。

此外,劉巨集團隊還探索了現有體系向高通量自動化系統發展的潛力。研究人員利用微流控滑動晶片技術設計了單片四電極系統,通過滑動晶片向電極高效地輸送反應試劑,成功實現了四電極上的資料儲存(“DNA stores Future World”),為之後高通量整合化自動化 DNA 儲存系統的開發打下基礎。