Cientistas descobriram uma maneira de manipular dados digitais armazenados no DNA

SCTD, 24/11/2022 

Tomada de decisão não linear com redes neurais enzimáticas

O DNA pode ser utilizado para armazenar com segurança grandes quantidades de dados digitais. No entanto, até agora provou ser um desafio recuperar ou manipular os dados específicos incorporados nessas moléculas. Agora, cientistas do CNRS e da Universidade de Tóquio desenvolveram o uso de uma nova técnica baseada em enzimas, fornecendo as pistas iniciais de como esses obstáculos técnicos podem ser superados. Sua pesquisa foi publicada recentemente na revista Nature. 

A natureza desenvolveu, sem dúvida, o melhor método para armazenamento massivo de dados: o DNA. Com base nesse conhecimento, o DNA tem sido usado para armazenar dados digitais, traduzindo valores binários (0 ou 1) em uma das quatro “letras” diferentes do DNA (A, T, C ou G).

Mas como pesquisar no banco de dados de dados codificados no DNA para descobrir um determinado dado? E como é possível executar cálculos usando dados codificados por DNA sem primeiro transformá-los em formato eletrônico? Essas são as perguntas que as equipes de pesquisa dos laboratórios LIMMS (CNRS / University of Tokyo) e Gulliver (CNRS / ESPCI) tentaram responder. Eles estão experimentando uma nova abordagem usando enzimas, neurônios artificiais e redes neurais para operações diretas em dados de DNA.

Especificamente, os pesquisadores fizeram uso das reações de três enzimas para projetar “neurônios” químicos que reproduzem a arquitetura de rede e a capacidade de cálculos complexos exibidos por neurônios verdadeiros. Seus neurônios químicos podem executar cálculos com dados em cadeias de DNA e expressar os resultados como sinais fluorescentes.

As equipes do LIMMS e do Gulliver também inovaram ao montar duas camadas dos neurônios artificiais para refinar os cálculos. A precisão é aprimorada ainda mais por meio da miniaturização microfluídica das reações, permitindo que dezenas de milhares ocorram.

Fruto de uma década de cooperação entre bioquímicos franceses e engenheiros microfluídicos japoneses, essas descobertas podem eventualmente permitir uma melhor triagem de certas doenças, bem como a manipulação de gigantescos bancos de dados codificados por DNA.

Quando mantido longe da água, do ar e da luz, o DNA pode ser preservado por centenas de milhares de anos, sem qualquer entrada de energia. E armazenado em uma cápsula de alguns centímetros de diâmetro, ele pode armazenar até 500 terabytes de dados digitais. Até 2025, espera-se que o volume total de dados digitais gerados por humanos atinja 175 zettabytes.1 Como os meios de armazenamento atuais são relativamente volumosos, frágeis e consomem muita energia, o DNA pode fornecer uma alternativa viável — capaz de conter todos os dados existentes no espaço de uma caixa de sapatos. Facilitar o armazenamento de DNA será o objetivo do PEPR MoleculArxiv, um programa de pesquisa prioritário fornecido em maio passado pelo CNRS.

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Fonte:https://scitechdaily.com/scientists-have-found-a-way-to-manipulate-digital-data-stored-in-dna/