Armazenamento de Dados de ADN

Integração da tecnologia de armazenamento de informação para escrever grandes quantidades de informação digital no ADN usando uma abordagem enzimática, sustentável e de baixo custo

Armazenamento de Dados de ADN
A quantidade de informação armazenada aumentou dramaticamente na história humana – desde as primeiras pinturas rupestres até ao ADN como meio de armazenamento do futuro. Crédito: Instituto Wyss da Universidade de Harvard

O ADN do material genético despertou um interesse considerável como meio de armazenamento de informação digital porque a sua densidade e durabilidade são superiores às dos meios de armazenamento baseados em silício existentes. Por exemplo, o ADN é pelo menos 1000 vezes mais denso que o disco rígido de estado sólido mais compacto e pelo menos 300 vezes mais duradouro que as fitas magnéticas mais estáveis. Além disso, o código nucleotídeo de quatro letras do ADN oferece um ambiente de codificação adequado que pode ser aproveitado como o código digital binário utilizado por computadores e outros dispositivos electrónicos para representar qualquer letra, dígito, ou outro carácter.

Embora estas vantagens, o ADN ainda não se tornou um meio de armazenamento de informação generalizado porque o custo de sintetizar quimicamente o ADN ainda é proibitivamente elevado a $3.500 por 1 megabyte de informação. Para ajudar a ultrapassar esta limitação, a investigação no Instituto Wyss liderada por Henry Hung-Yi Lee, Ph.D., num projecto de colaboração liderado pelo membro da Faculdade Core George Church, Ph.D., e pelo Director Fundador Donald Ingber, M.D., Ph.D., desenvolveu novas abordagens baseadas em enzimas que podem escrever o ADN de forma mais simples e rápida do que as técnicas químicas tradicionais. Estas abordagens também podem produzir filamentos muito mais longos de ADN, ao mesmo tempo que são menos tóxicos para o ambiente. Importante, esta abordagem é projectada para reduzir o custo da síntese de ADN no futuro em muitas ordens de magnitude.

Postdoctoral Fellow, Henry Lee, apresenta um projecto de validação do Instituto Wyss que está a desenvolver uma abordagem sustentável e de baixo custo para a escrita de grandes quantidades de informação digital no ADN. Isto poderia um dia substituir os actuais métodos de armazenamento de dados, que são intensivos em energia e utilizam grandes quantidades de recursos não renováveis. Crédito: Instituto Wyss da Universidade de Harvard
Armazenamento de dados de ADN
Pesquisadores no Instituto Wyss desenvolveram um método de armazenamento de ADN que utiliza modelo…síntese independente de novo ADN enzimático para gerar muitos pedaços curtos de ADN sem a necessidade de um fio de ADN pré-existente. Crédito: Instituto Wyss da Universidade de Harvard

Para aumentar a sua abordagem, a equipa está a desenvolver um dispositivo integrado de armazenamento de informação de ADN no qual a síntese de ADN enzimático programável pode ser obtida de uma forma altamente multiplexada. Em biologia e métodos bioquímicos in vitro, uma nova vertente de ADN é sintetizada através da cópia de uma vertente de modelo já existente com enzimas conhecidas como DNA polimerases. Para sintetizar o ADN de novo, contudo, a abordagem do Instituto Wyss implanta uma cadeia de DNA polimerase independente de modelo e controla a sua actividade – que dos quatro nucleótidos-letras para adicionar em cada etapa da síntese da cadeia de ADN – electronicamente. Em escala, este dispositivo de armazenamento produzirá um processo de síntese altamente paralelizado adequado para armazenar a quantidade exponencialmente crescente de informação digital no ADN.

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