Technologie de stockage d’informations intégrée permettant d’écrire de grandes quantités d’informations numériques dans l’ADN à l’aide d’une approche enzymatique, durable et peu coûteuse
Le matériel génétique qu’est l’ADN a suscité un intérêt considérable en tant que support de stockage d’informations numériques, car sa densité et sa durabilité sont supérieures à celles des supports de stockage existants à base de silicium. Par exemple, l’ADN est au moins 1000 fois plus dense que le disque dur à semi-conducteurs le plus compact et au moins 300 fois plus durable que les bandes magnétiques les plus stables. En outre, le code nucléotidique à quatre lettres de l’ADN offre un environnement de codage approprié qui peut être exploité comme le code numérique binaire utilisé par les ordinateurs et autres appareils électroniques pour représenter n’importe quelle lettre, chiffre ou autre caractère.
Malgré ces avantages, l’ADN n’est pas encore devenu un support de stockage d’informations très répandu car le coût de la synthèse chimique de l’ADN reste prohibitif, à 3 500 dollars par 1 mégaoctet d’informations. Pour aider à surmonter cette limitation, les recherches menées à l’Institut Wyss par Henry Hung-Yi Lee, Ph.D., dans le cadre d’un projet de collaboration dirigé par George Church, Ph.D., membre de la faculté principale, et Donald Ingber, M.D., Ph.D., directeur fondateur, ont mis au point de nouvelles approches à base d’enzymes qui peuvent écrire l’ADN plus simplement et plus rapidement que les techniques chimiques traditionnelles. Ces approches pourraient également produire des brins d’ADN beaucoup plus longs tout en étant moins toxiques pour l’environnement. Fait important, cette approche devrait réduire le coût de la synthèse de l’ADN à l’avenir de plusieurs ordres de grandeur.
Pour étendre leur approche, l’équipe développe un dispositif intégré de stockage d’informations sur l’ADN dans lequel la synthèse enzymatique programmable de l’ADN peut être réalisée de manière hautement multiplexée. Dans les méthodes de biologie et de biochimie in vitro, un nouveau brin d’ADN est synthétisé en copiant un brin modèle déjà existant à l’aide d’enzymes appelées ADN polymérases. Pour synthétiser l’ADN de novo, cependant, l’approche du Wyss Institute déploie une ADN polymérase indépendante de la matrice et contrôle électroniquement son activité – laquelle des quatre lettres nucléotidiques doit être ajoutée à chaque étape de la synthèse du brin d’ADN. À l’échelle, ce dispositif de stockage donnera un processus de synthèse hautement parallélisé adapté au stockage de la quantité d’informations numériques en croissance exponentielle dans l’ADN.