清华大学在活细胞内DNA大数据信息存取与修改方面取得进展
2024/04/23
![]() |
图 活细胞信息存储与改写系统示意
在国家自然科学基金项目(批准号:22125701、21877104、22107097、22020102003)等资助下,清华大学张洪杰院士、刘凯研究员团队在建立细胞内DNA数字信息存储与改写系统方面取得新进展,相关成果以“活细胞内高靶专一性和高鲁棒性的数字信息分子级处理系统(In vivo processing of digital information molecularly with targeted specificity and robust reliability)”为题,于2022年8月5日在《科学进展》(Science Advances)上发表。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo7415。
DNA作为可能的存储介质,具有稳定性强、存储密度高和维护成本低等优点,将数字信息编码并写入DNA序列,可实现数据的分子级存储。目前,DNA存储技术分为“体外硬盘模式”和“体内CD模式”。相较于“体外模式”,DNA“体内模式”具有信息复制成本低、可靠性强等优点,适用于快速、低能耗的数据拷贝和传播。然而,如何保证数字信息在DNA序列中被写入、保存和读取(冷存储)的同时实现信息的精确随机修改(热存储)是DNA“体内CD模式”亟待解决的难题。研究团队融合化学生物学与信息技术,在活细胞内构建了具有存储和改写功能的双质粒信息存储体系,利用基因编辑工具和重组酶对质粒进行体内剪切和修复,实现了文字、密码本、图片等信息的高成功率编辑(图)。同时,创新性地引入荧光蛋白报告器,实现了信息改写的宏观可视化,极大提高了改写信息的读取鲁棒性。此外,团队通过优化编码算法进一步探索了DNA序列的编码能力,实现信息编码效率高达每个核苷酸4.0位。
该活细胞信息存储与改写系统在降低信息冗余度、提高信息存储能力、简化信息读取流程、提升信息保存安全性等方面均有显著提升,解决了DNA作为存储介质无法对大数据信息进行精准改写的难题,体现了化学生物学技术在DNA信息存储领域的应用潜力。
文章来源国家自然科学基金委员会,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
-
2026年第五届机器学习、云计算与智 26
-
2026年第二届计算机视觉与机器学习 627
-
2026年6月优质国际学术会议推荐 1157
-
2026年智慧教育与数据挖掘国际学术 813
-
2026年第11届生物医学信号与图像 697
-
2026资源、化学化工与应用材料国际 2559
-
2026年图像处理与数字创意设计国际 2369
-
2026年机械工程,新能源与电气技术 6849
-
2026年材料科学、低碳技术与动力工 2524
-
2026年海洋科学、水利工程与环境管 06-18
-
2026年环境工程、材料科学与循环经 06-18
-
2026年航空动力、流体力学与热物理 06-18
-
2026年地球化学、核物理与地质学国 06-18
-
2026年微机电、物理学与建模仿真国 06-18
-
2026年机械工程、电子技术与自动化 06-18
-
2026 JCR影响因子正式发布272
-
中国科协发布2025年《重要学术858
-
2026年新锐分区(原中科院期刊5648
-
2025年两院院士增选有效候选人5280
-
好学术:科研网址导航|学术头条分6842
-
2025年国际期刊预警名单发布!7028
-
2025年中科院期刊分区表重磅发24788
-
吉林大学校长张希:学术会议中的提8093
-
研究表明太阳耀斑终端激波可作为地06-24
-
研究揭示藻—菌共生体系强化养殖尾06-24
-
双功能手性双核镍催化研究获进展06-24
-
研究发现银河系中心极端环境下大质06-24
-
废塑料升级利用研究取得进展06-24
-
硒太阳能电池研究取得进展06-24
-
南京大学王涛团队首次发现110亿06-24
-
北京爱德迈德广告有限公司 25196

-
博锐国际展览有限公司 24459

-
生物谷 23446

-
上海屹桥文化传播有限公司 8609

-
IAASE 21516

-
武汉科严文化发展有限公司 23365

-
厦门狄克电子科技有限公司 2386

-
中国科学院宁波材料所 18461

-
中国林业科学研究院热带林业研究所 23422

-
上海传神网络 23424

-
中能学(北京)信息咨询中心 2196

-
北京对外经济贸易大学 18493

-
西南交通大学 23335

-
浙江大学华家池校区纳米技术研究院 21511

-
成都至上会议服务有限公司 2411

-
IEEE 国 际 学 术 交 流 24347

-
上海师范大学 21502

-
添翼会展(北京)有限公司 23427

-
国防科技大学 18543

-
brachy+brachy 23286





















778










































