Primera cámara biológica del mundo captura el inmenso potencial del ADN microscópico para almacenamiento de datos

De un estimado de 33 ZB en 2018, se proyecta que Global Datasphere explote a 175 ZB para 2025. Esta aceleración ha iniciado la búsqueda de una solución de almacenamiento novedosa que trascienda las limitaciones del almacenamiento de datos tradicional y mitigue el impacto ambiental de los centros de datos que requieren muchos recursos. Recientemente, el potencial del ADN como medio de almacenamiento para varios tipos de información, como imágenes y videos, ha ganado terreno debido a su notable capacidad de almacenamiento, estabilidad y su papel, establecido desde hace mucho tiempo, en el almacenamiento de información. Sin embargo, la investigación existente en el almacenamiento de ADN se centra en la síntesis de hebras de ADN fuera de las células, un proceso que no solo es costoso y depende de instrumentos sofisticados, sino que también es propenso a errores.

Por primera vez en el mundo, los investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS, Singapur) han desarrollado una "cámara biológica" que evade las limitaciones de los métodos actuales de almacenamiento de ADN mediante el empleo de células vivas y sus procesos biológicos inherentes para codificar y almacenar datos. Esta innovación significa un avance notable en la codificación y almacenamiento de imágenes directamente dentro del ADN, marcando el comienzo de un nuevo paradigma para el almacenamiento de información que recuerda a una cámara digital. Para su trabajo, los investigadores utilizaron células vivas, abundantes en ADN que pueden servir como un 'banco de datos', eliminando así la necesidad de sintetizar material genético externamente. El innovador sistema llamado 'BacCam' combina varias técnicas biológicas y digitales para replicar las funciones de una cámara digital utilizando elementos biológicos.

Usando optogenética, un método que regula la actividad celular con luz similar al mecanismo del obturador de una cámara, los investigadores 'capturaron' imágenes proyectando señales de luz en la 'película' de ADN. Luego utilizaron técnicas de códigos de barras, similares al etiquetado de fotografías, para marcar las imágenes capturadas para una identificación única. El equipo aplicó algoritmos de aprendizaje automático para organizar, categorizar y reconstruir las imágenes almacenadas, reflejando los procesos de captura, almacenamiento y recuperación de datos de una cámara digital en esta "cámara biológica". El estudio demostró la capacidad de la cámara para capturar y almacenar simultáneamente múltiples imágenes utilizando diferentes colores de luz. Es importante destacar que, en comparación con los métodos anteriores de almacenamiento de datos de ADN, el sistema inventivo del equipo es fácilmente reproducible y escalable.

“A medida que ampliamos los límites del almacenamiento de datos de ADN, existe un interés creciente en unir la interfaz entre los sistemas biológicos y digitales”, dijo el investigador principal, el profesor asociado Poh Chueh Loo, quien dirigió el estudio. “Nuestro método representa un hito importante en la integración de sistemas biológicos con dispositivos digitales. Al aprovechar el poder del ADN y los circuitos optogenéticos, hemos creado la primera 'cámara digital viviente', que ofrece un método rentable y eficiente para el almacenamiento de datos de ADN. Nuestro trabajo no solo explora otras aplicaciones del almacenamiento de datos de ADN, sino que también rediseña las tecnologías de captura de datos existentes en un marco biológico. Esperamos que esto siente las bases para la innovación continua en el registro y almacenamiento de información”.

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Universidad Nacional de Singapur