基于人工染色体的DNA信息存储前沿进展

doi:10.12211/2096-8280.2021-043

合成生物学 ›› 2021, Vol. 2 ›› Issue (3): 305-308.DOI: 10.12211/2096-8280.2021-043

基于人工染色体的DNA信息存储前沿进展

杨洋¹, 樊春海^1,²

^1.上海交通大学医学院附属仁济医院，分子医学研究院，上海 200127
^2.上海交通大学化学化工学院，上海 200240

收稿日期:2021-04-09 修回日期:2021-04-21 出版日期:2021-06-30 发布日期:2021-07-13
通讯作者: 杨洋,樊春海
作者简介:杨洋（1983—），研究员，博士生导师。研究方向为核酸纳米自组装与磷脂膜工程，核酸信息存储与计算。国家重点研发计划合成生物学重点专项“使用合成DNA进行数据存储的技术研发”项目相关课题负责人。|樊春海（1974—），中国科学院院士，上海交通大学化学化工学院王宽诚讲席教授，博士生导师。2016年国家自然科学二等奖，2019年度何梁何利基金科学与技术创新奖、美国化学会“测量科学进展讲座奖”和第十二届“谈家桢生命科学创新奖”获得者。研究方向为分析化学，尤其在基于核酸的电化学分析、框架核酸自组装、DNA存储与计算领域引领国际前沿。

The current advance in artificial chromosome based DNA information storage

Yang YANG¹, Chunhai FAN^1,²

^1.Institute of Molecular Medicine，Renji Hospital，Shanghai Jiao Tong University School of Medicine，Shanghai 200127，China
^2.School of Chemistry of Chemicial Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China

Received:2021-04-09 Revised:2021-04-21 Online:2021-06-30 Published:2021-07-13
Contact: Yang YANG,Chunhai FAN

摘要/Abstract

摘要：

作为信息存储的替代材料，DNA体现着高信息存储密度和长期稳定等特性。来自天津大学的元英进教授团队最近在酵母菌内完成了从头设计并合成一条人工染色体用于编码两张图片和一段视频数据的研究。这项成果建立了体内组装编码的人工染色体的数据存储策略，可以实现一次写入、稳定复制和多次读取，从而体现出低成本海量数据分发的巨大优势。

关键词: DNA存储, 人工染色体, 合成生物学, 编码DNA

Abstract:

DNA offers an alternative material for digital storage with high information density and long-term stability. A de novo design and synthesis of an artificial chromosome that encodes two pictures and a video clip has recently been achieved by Prof. Yingjin Yuan's group from Tianjin University, Tianjin, China. This study establishes a data storage strategy using encoded artificial chromosomes via invivo assembly. It allows multiple retrievals from a onetime written and stable replication, which advances in the economically massive data distribution.

Key words: DNA storage, artificial chromosome, synthetic biology, encoded DNA

中图分类号:

Q819

杨洋, 樊春海. 基于人工染色体的DNA信息存储前沿进展[J]. 合成生物学, 2021, 2(3): 305-308.

Yang YANG, Chunhai FAN. The current advance in artificial chromosome based DNA information storage[J]. Synthetic Biology Journal, 2021, 2(3): 305-308.

图/表 1

参考文献 10

1	NEIMAN M S. Some fundamental issues of microminiaturization [J]. Radiotekhnika, 1964, 1: 3-12.
2	DAVIS J. Microvenus [J]. Art Journal, 1996, 55: 70-74.
3	SHENDURE J, JI H. Next-generation DNA sequencing [J]. Nature Biotechnology, 2008, 26(10): 1135-1145.
4	Sequences SANGER F., sequences, and sequences [J]. Annual Review of Biochemistry, 1988, 57(1): 1-28.
5	CLELLAND C, RISCA V, BANCROFT C. Hiding messages in DNA microdots [J]. Nature, 1999, 399(6736): 533-534.
6	CHURCH G, GAO Y, KOSURI S. Next-generation digital information storage in DNA [J]. Science, 2012, 337(6102): 1628-1628.
7	ERLICH Y, ZIELINSKI D. DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture [J]. Science, 2017, 355(6328): 950-954.
8	BORNHOLT J, LOPEZ R, CARMEAN D, et al. A DNA-based archival storage system [C]// Proceedings of the Twenty-First International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, 2016: 637-649.
9	TAKAHASHI C, NGUYEN B, STRAUSS K, et al. Demonstration of end-to-end automation of DNA data storage [J]. Scientific Reports, 2019, 9: 4998.
10	LOPEZ R, CHEN Y, ANG S. DNA assembly for nanopore data storage readout [J]. Nature Communications, 2019, 10:2933.

[1]	刁志钿, 王喜先, 孙晴, 徐健, 马波. 单细胞拉曼光谱测试分选装备研制及应用进展[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 1020-1035.
[2]	卢挥, 张芳丽, 黄磊. 合成生物学自动化装置iBioFoundry的构建与应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 877-891.
[3]	白仲虎, 任和, 聂简琪, 孙杨. 高通量平行发酵技术的发展与应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 904-915.
[4]	吴玉洁, 刘欣欣, 刘健慧, 杨开广, 随志刚, 张丽华, 张玉奎. 基于高通量液相色谱质谱技术的菌株筛选与关键分子定量分析研究进展[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 1000-1019.
[5]	胡哲辉, 徐娟, 卞光凯. 自动化高通量技术在天然产物生物合成中的应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 932-946.
[6]	刘欢, 崔球. 原位电离质谱技术在微生物菌株筛选中的应用进展[J]. 合成生物学, 2023, 4(5): 980-999.
[7]	王雁南, 孙宇辉. 碱基编辑技术及其在微生物合成生物学中的应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(4): 720-737.
[8]	刘晚秋, 季向阳, 许慧玲, 卢屹聪, 李健. 限制性内切酶的无细胞快速制备研究[J]. 合成生物学, 2023, 4(4): 840-851.
[9]	孙美莉, 王凯峰, 陆然, 纪晓俊. 解脂耶氏酵母底盘细胞的工程改造及应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(4): 779-807.
[10]	孙智, 杨宁, 娄春波, 汤超, 杨晓静. 功能拓扑的理性设计及其在合成生物学中的应用[J]. 合成生物学, 2023, 4(3): 444-463.
[11]	赖奇龙, 姚帅, 查毓国, 白虹, 宁康. 微生物组生物合成基因簇发掘方法及应用前景[J]. 合成生物学, 2023, 4(3): 611-627.
[12]	孟巧珍, 郭菲. “可折叠性”在酶智能设计改造中的应用研究——以AlphaFold2为例[J]. 合成生物学, 2023, 4(3): 571-589.
[13]	王晟, 王泽琛, 陈威华, 陈珂, 彭向达, 欧发芬, 郑良振, 孙瑨原, 沈涛, 赵国屏. 基于人工智能和计算生物学的合成生物学元件设计[J]. 合成生物学, 2023, 4(3): 422-443.
[14]	吕海龙, 王建, 吕浩, 王金, 徐勇, 顾大勇. 合成生物学在下一代基因诊断技术中的应用进展[J]. 合成生物学, 2023, 4(2): 318-332.
[15]	申赵铃, 吴艳玲, 应天雷. 合成生物学与病毒疫苗研发[J]. 合成生物学, 2023, 4(2): 333-346.

基于人工染色体的DNA信息存储前沿进展

The current advance in artificial chromosome based DNA information storage

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