ナノテクノロジー：DNA上へのエピジェネティックビットの印刷による並列型分子データストレージ
Nature 634, 8035 doi: 10.1038/s41586-024-08040-5
DNAストレージは、記録密度、寿命、エネルギー消費において、現在のシリコンベースのデータストレージ技術を超える可能性を示している。しかし、de novo合成によってDNA塩基配列に大規模データを直接書き込むことは、時間とコストの点でまだ非経済的である。今回我々は、事前に作製した核酸を用いてDNA上に任意のデータを書き込みできる、代替的な並列戦略を提示する。自己集合によって誘導される酵素的メチル化を通して、エピジェネティック修飾を情報ビットとして汎用的なDNA鋳型上に正確に導入することで、分子可動活字印刷（molecular movable-type printing）を実行できる。我々は、700個のDNA可動活字と5つの鋳型の有限セットを用いてプログラムすることにより、1反応につき350ビットを書き込む自動化プラットフォーム上で、合成を用いずに約27万5000ビットの書き込みを実現した。複雑なエピジェネティックパターンにコードされたデータは、ナノポアシーケンシング法によって高スループットで読み出され、シーケンシング反応1つにつき240通りの修飾パターンを細かく分解するためのアルゴリズムが開発された。このエピジェネティック情報ビットの枠組みを用いて、専門的な生物学実験の経験のない60人のボランティアにより、分散型オーダーメイドDNAストレージが実装された。今回の枠組みは、並列型でプログラム可能であるとともに安定かつスケーラブルな、DNAデータストレージの新たな様式を提示している。そうした異例の様式によって、生体分子系における実用的なデータストレージとデュアルモードデータ機能に向けた道が開かれる。
