Technologia zintegrowanego przechowywania informacji w celu zapisywania dużych ilości informacji cyfrowych w DNA przy użyciu napędzanego enzymami, zrównoważonego i taniego podejścia
Materiał genetyczny DNA wzbudził duże zainteresowanie jako medium do przechowywania informacji cyfrowych, ponieważ jego gęstość i trwałość przewyższają gęstość i trwałość istniejących nośników pamięci opartych na krzemie. Na przykład, DNA jest co najmniej 1000 razy bardziej gęsty niż najbardziej kompaktowy półprzewodnikowy dysk twardy i co najmniej 300 razy trwalszy niż najbardziej stabilne taśmy magnetyczne. Ponadto, czteroliterowy kod nukleotydów DNA oferuje odpowiednie środowisko kodowania, które może być wykorzystywane podobnie jak binarny kod cyfrowy używany przez komputery i inne urządzenia elektroniczne do reprezentowania dowolnych liter, cyfr i innych znaków.
Mimo tych zalet, DNA nie stało się jeszcze powszechnym nośnikiem informacji, ponieważ koszt chemicznej syntezy DNA jest nadal zaporowo wysoki i wynosi 3500 dolarów za 1 megabajt informacji. Aby pomóc przezwyciężyć to ograniczenie, w ramach badań prowadzonych w Instytucie Wyss pod kierownictwem doktora Henry’ego Hung-Yi Lee, w ramach wspólnego projektu prowadzonego przez członka wydziału głównego, doktora George’a Churcha, oraz dyrektora-założyciela, doktora Donalda Ingbera, opracowano nowe metody oparte na enzymach, które umożliwiają prostszy i szybszy zapis DNA niż tradycyjne techniki chemiczne. Metody te mogą również wytwarzać znacznie dłuższe nici DNA, będąc jednocześnie mniej toksyczne dla środowiska. Co ważne, to podejście ma zmniejszyć koszty syntezy DNA w przyszłości o wiele rzędów wielkości.
Aby zwiększyć skalę swojego podejścia, zespół opracowuje zintegrowane urządzenie do przechowywania informacji DNA, w którym programowalna enzymatyczna synteza DNA może być osiągnięta w sposób wysoce multipleksowy. W biologii i metodach biochemii in vitro, nowa nić DNA jest syntetyzowana poprzez kopiowanie już istniejącej nici szablonu za pomocą enzymów znanych jako polimerazy DNA. Jednak do syntezy DNA de novo, podejście Instytutu Wyss wykorzystuje niezależną od szablonu polimerazę DNA i elektronicznie kontroluje jej aktywność – którą z czterech liter nukleotydów dodać na każdym etapie syntezy nici DNA. W skali skali, to urządzenie magazynujące da wysoce sparaliżowany proces syntezy odpowiedni do przechowywania wykładniczo rosnącej ilości informacji cyfrowej w DNA.