Este método, bautizado como "epi-bits", promete una densidad de almacenamiento sin precedentes y una mayor eficiencia. Investigadores de la Universidad de PekÃn han publicado recientemente sus trabajos en Nature, abriendo el camino a aplicaciones prácticas y personalizadas.
El equipo, dirigido por Cheng Zhang y Long Qian, ha desarrollado una técnica que permite codificar datos en forma de modificaciones epigenéticas en hebras de ADN. Este enfoque, denominado "epi-bits", utiliza la metilación enzimática para marcar posiciones especÃficas en plantillas de ADN universales. A diferencia de los métodos tradicionales, esta técnica no requiere la sÃntesis de novo del ADN (ensamblando uno a uno los componentes de la molécula), lo que hace que el proceso sea más rápido y menos costoso.
Uno de los mayores beneficios de esta tecnologÃa es su capacidad para almacenar una cantidad fenomenal de información en un espacio minúsculo. Un solo gramo de ADN puede contener hasta 215 000 terabytes de datos, equivalente a 10 millones de horas de video en alta definición. Esta densidad de almacenamiento, combinada con la estabilidad a largo plazo del ADN, lo convierte en un soporte ideal para el archivo de datos.
El método de los epi-bits se basa en el ensamblaje paralelo de fragmentos de ADN pre-sintetizados, llamados ladrillos de ADN, en una hebra reutilizable. Cada ladrillo se une a una ubicación única, guiando a una enzima para metilar una posición especÃfica. Este proceso permite codificar datos según un sistema binario, similar al utilizado en informática.
Los investigadores han demostrado la eficacia de su método al codificar 275 000 bits de información en cinco plantillas de ADN, sin necesidad de sÃntesis de ADN larga y costosa. Entre los datos almacenados se encontraban dos fotos en alta definición, ilustrando el potencial de esta tecnologÃa para el almacenamiento de imágenes y videos. Además, una plataforma llamada iDNAdrive permitió a voluntarios codificar sus propios datos, con una tasa de error de lectura de "solo" 1,42 %.
a) Mecanismo de almacenamiento de información epigenética.
b) Esquema de programación de tipos móviles de ADN.
c) Ensamblaje programable de tipos móviles de ADN que portan epi-bits.
d) Impresión paralela mediante catálisis guiada por DNMT1 para escribir selectivamente los epi-bits.
e) Secuenciación nanopore de las plantillas modificadas y análisis colectivo de la metilación.
Este avance abre perspectivas prometedoras para el almacenamiento de datos a gran escala, al tiempo que ofrece una solución personalizable y accesible. Los trabajos de Zhang y su equipo marcan un paso significativo hacia la adopción del ADN como soporte de almacenamiento de datos, con aplicaciones potenciales en diversos campos, desde el archivo hasta la bioinformática.
¿Qué es la metilación del ADN?
La metilación del ADN es un proceso bioquÃmico que consiste en añadir un grupo metilo (-CH3) a una base citosina del ADN. Esta modificación epigenética juega un papel crucial en la regulación de la expresión génica.
En el contexto del almacenamiento de datos, la metilación se utiliza para codificar información. Cada sitio metilado o no metilado en el ADN representa un bit de información, similar al sistema binario utilizado en informática.
Este método permite almacenar datos de manera densa y estable, al tiempo que es reversible. Las enzimas responsables de la metilación pueden ser controladas para añadir o retirar grupos metilo, permitiendo asà reescribir los datos almacenados.
La metilación del ADN es también un proceso natural en las células, donde contribuye a la diferenciación celular y a la respuesta a estÃmulos ambientales. Su uso para el almacenamiento de datos se inspira, por tanto, en mecanismos biológicos existentes.