synthetisch dna

Nieuw onderzoek maakt het mogelijk om zeker 100 miljoen uur aan HD-videomateriaal in een kopje DNA op te slaan. Onderzoekers ontwikkelden daartoe een nieuwe methode waarmee op veel betrouwbaardere wijze grote hoeveelheden informatie in DNA kunnen worden opgeslagen. En daarmee begint DNA-opslag nu echt realiteit te worden.

Informatie opslaan in DNA: het is ideaal. Niet alleen kan er heel veel informatie in DNA worden opgeslagen. De informatiebron kan ook nog eens vele jaren meegaan. “We weten al dat DNA een robuuste manier is om informatie op te slaan, omdat we het uit botten van wolharige mammoeten die tienduizenden jaren geleden leefden, kunnen halen en het nog steeds kunnen aflezen,” vertelt onderzoeker Nick Goldman. Maar DNA heeft meer voordelen. “Het is ook nog eens heel klein, heeft een grote dichtheid en heeft geen energie nodig voor de opslag van informatie, dus het verplaatsen en bewaren ervan is simpel.”

Hard nodig
En daarmee is het een opslagmedium dat we eigenlijk heel goed kunnen gebruiken. De informatie stapelt zich namelijk op en mensen die die informatie willen opslaan, lopen continu tegen de beperkingen van de huidige opslagmedia op. Deze vreten energie, zijn duur, kunnen relatief weinig informatie opslaan en gaan vaak maar beperkt mee.

Hoe het werkt
Het is dan ook niet verwonderlijk dat onderzoekers al een tijdje experimenteren met het opslaan van informatie in synthetisch DNA. Hoe dat precies werkt? Eerst wordt de informatie die op DNA moet worden opgeslagen omgezet in binaire code (nullen en enen). Vervolgens wordt die code omgezet in één van de vier bouwblokken van DNA, die ook wel afgekort worden tot vier letters: A, C, G of T. Vervolgens wordt op basis van de binaire code DNA gemaakt dat de (gecodeerde) informatie bevat.

WIST U DAT…

Opgelost
Dat klinkt vrij simpel, maar toch zijn er nog wel wat hindernissen te nemen. Zo kunnen er bij het schrijven en aflezen van DNA gemakkelijk foutjes in sluipen. Vooral wanneer dezelfde DNA-letter achter elkaar gebruikt wordt. Daarom ontwikkelden de onderzoekers een methode waarbij dezelfde letters elkaar niet konden opvolgen. Een A kon bijvoorbeeld niet gevolgd worden door een A, maar alleen door een C, G of T. En zo werden er nog meer maatregelen genomen. “Dus we dachten: laten we de code in heel veel kleine overlappende fragmenten knippen die in beide richtingen lopen (de informatie wordt dus in twee richtingen, vooruit en achteruit opgeslagen, red.) en een soort inhoudsopgave toevoegen die laat zien waar elk fragment in de hele code thuishoort,” vertelt onderzoeker Ewan Birney. “Op die manier moet je dezelfde fout op vier verschillende fragmenten maken wil deze echt doorkomen. En die kans is heel klein.”

Betrouwbaar
De methode van de onderzoekers maakt de DNA-opslag een stuk betrouwbaarder. Dat blijkt ook wel uit een experiment dat ze uitvoerden, zo meldt het blad Nature. Ze verzamelden alle sonnetten van Shakespeare, de speech van Martin Luther King en nog veel meer informatie en sloegen deze op in DNA. Vervolgens gingen ze deze weer aflezen: en dat lukte. Bij het aflezen zagen ze de informatie zoals deze in het DNA was gegaan: foutloos. “We hebben een code gecreëerd die zelfs als er foutjes in sluipen, blijft functioneren, door gebruik te maken van een moleculaire vorm waarvan we weten dat deze – onder de juiste omstandigheden – zeker 10.000 jaar en misschien zelfs langer mee zal gaan,” vertelt Goldman. Zolang mensen weten wat de code is en een machine hebben die DNA kan lezen, kunnen zij de informatie teruglezen.”

Het werk van de onderzoekers mag DNA-opslag dan dichterbij brengen: het duurt nog wel even voor we onze USB-sticks en harde schijven echt weg kunnen gooien. Zo moet er nog hard aan de methode gesleuteld worden, willen we de capaciteit van DNA straks – tegen een aantrekkelijke prijs – optimaal gebruiken.