Synthetic Biology Journal ›› 2021, Vol. 2 ›› Issue (3): 305-308.DOI: 10.12211/2096-8280.2021-043

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The current advance in artificial chromosome based DNA information storage

YANG Yang1, FAN Chunhai1,2   

  1. 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:2021-07-13 Published:2021-06-30
  • Contact: YANG Yang, FAN Chunhai

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. 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
  • 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。
    第一联系人：2021年2月12日，天津大学元英进教授团队带领的跨学科团队于National Science Review上在线发表了以“An artificial chromosome for data storage”为题的研究论文（天津大学微电子学院青年教师陈为刚副教授、化工学院博士研究生韩明哲以及助理研究员周见庭为论文共同第一作者）。该工作中，研究者从头编码设计合成了一条长度为254 886 bp，专用于数据存储的酵母人工染色体，存储了两张图片及一段视频，编码覆盖率超过95%，并实现了数据的稳定复制与快速可靠读出（图1）。

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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

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

CLC Number: