Nuevo sistema de codificación y síntesis para el almacenamiento en ADN

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Científicos chinos han desarrollado una tecnología que permite la síntesis de cadenas más largas de ADN que se pueden emplear para el almacenamiento de datos en soportes biológicos. Su invención permite fabricar cadenas de ADN sintético con capacidades que van desde kilobytes a megabytes, que se combina para formar cromosomas artificiales en los que es posible almacenar grandes cantidades de información.

El almacenamiento en forma de código genético promete elevar exponencialmente la capacidad de almacenamiento, empleando cadenas de ADN para codificar datos que se pueden guardar a muy largo plazo, pero su desarrollo todavía se enfrenta a numerosos retos. Uno de ellos es la síntesis eficaz y fiable de cadenas de ADN artificiales que se puedan organizar de una forma estable e inmutable dentro de un soporte biológico, como son las células vivas de ciertos organismos.

El proceso de sintetización de estas moléculas es uno de los retos más difíciles de superar, debido a que actualmente genera unas tasas de error muy elevadas, y es muy complicado generar cadenas largas de ADN de forma sistematizada con la fiabilidad que requiere la tarea. Pero ahora un equipo de científicos de la Universidad de Tienjin, en China, ha publicado un trabajo en el que proponen una nueva técnica que permite fabricar cadenas de ADN capaces de albergar datos a una escala que inicialmente va desde los kilobytes a los megabytes, pero que podría expandirse para guardar muchos más datos.

Su propuesta consiste en crear un cromosoma artificial de levadura basado en la levadura de cerveza (Saccharomyces Cerevisiae), compuesto por fragmentos de ADN sintético construido intercalando múltiples palabras clave de códigos Reed Salomon (RS), con una tasa de código muy alta, incrustadas con secuencias de replicación autónomas (ARS) dispuestas de forma alterna. Para la lectura se emplea una combinación de tecnologías de secuenciación que, según sus creadores, permite optimizar al máximo la corrección de errores.

Como explican en su artículo, han logrado diseñar y probar mediante simulación informática un cromosoma de anillo de 2,5 Mb, que les ha permitido recuperar los datos originales en 20 ocasiones, utilizando procesos de secuenciación de alto rendimiento. Para ello han utilizado el software de simulación ART, que se ha entrenado previamente empleando los datos de secuenciación reales de un cromosoma artificial diseñado previamente como modelo.

Por ahora, su esquema de codificación admite esquemas de longitudes que van desde los kilobytes a los megabytes, y que permiten la experimentación para probar procesos de síntesis y secuenciación más avanzados. El objetivo es mejorar la fiabilidad a esta escala para, posteriormente, aumentar la longitud de las cadenas de ADN o ensamblar más fragmentos con datos a estas escalas, logrando fabricar cromosomas artificiales con capacidades muy superiores, que podrían ser una solución viable de almacenamiento en ADN de alta capacidad.

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