Washington Üniversitesi Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Enstitüsü ile Microsoft Research'ten araştırmacılar, DNA veri depolamısının uçtan uca otamasyonunu gerçekleştirdi. Nature'da yayımlanan makalenin baş yazarı Cristopher N. Takahashi ve ekibi, ilk otomatik uçtan uca DNA veri depolama cihazını geliştirdiklerini açıkladı.Bilgilerin DNA'da depolanması, yeni nesil depolama ortamı olma potansiyeline sahiptir. Son gelişmeler depolama kapasitesinin yüzlerce megabayt daha arttığını gösterdi. Her ne kadar çağdaş yaklaşımlar çoğunlukla otomatikleştirilmiş sentez ve sıralama teknolojileri (örneğin, sütun sentezi, sıralama sentezi, Illumina, nanopore, vb.) ile geliştirilmiş olsa da, önemli bazı adımlar manuel kalmaya devam etmektedir.Takahashi ve ekibi, akışkan, elektronik ve altyapı entegrasyonunun pratikliğini göstermek ve tam DNA depolama otomasyonunun zorluklarını araştırmak için uçtan uca otomatik DNA depolama cihazını geliştirdi. Cihaz, gelecekteki moleküler bilgi işlem araştırmalarında kullanılabilecek modüllerin ilk uygulaması için bir temel niteliğinde. Bu nedenle araştırmacılar, uygulama için özel tasarım ilkelerine bağlı kaldılar; çoğaltma veya yeniden kullanım amacıyla modülerliği en üst düzeye çıkarmak, cihaz modüllerini kurmak ve çalıştırmak için gereken maliyeti ve işçilik girdisini dengelemeye yönelik sistem karmaşıklığını azaltmak gibi.Üretilen sistem, yazma ve okuma işlemlerini gerçekleştiren üç temel bileşene sahip; bir kodlama / kod çözme yazılım modülü, bir DNA sentez modülü ve bir DNA hazırlama ve sıralama modülü.Sıralama verilerinin incelenmesi, düşük verimin ve kod çözme oranının büyük ölçüde iki faktörden kaynaklandığını gösterir. İlk ve birincil faktör düşük ligasyon etkinliğidir. İkinci faktör okuma ve yazma doğruluğu şeklinde ifade ediliyor.
Washington Üniversitesi ve Microsoft Researc'tan oluşan ekip, ilk tam otomatik uçtan uca DNA veri depolama cihazını ortaya çıkardı. Bu cihaz, ticari olarak uygulanabilir bir ölçekte olup, veriyle çalışan bir cihaza yönelik yeni geliştirmelere temel niteliğinde. Sistem, akışkan ve elektriksel olarak yapılandırıldı.Ayrıca, projede geliştirilen modüller ve yöntemler şu anda dahili olarak diğer moleküler hesaplama projelerine uygulanmakta. Buna ek olarak, sıralama hazırlık protokolü ve yükleme donanımı, dijital mikroakışkan platformu ile kullanım için uyarlanabilir ve DNA zincirindeki yer değiştirme reaksiyonları için bir okuma olarak kullanılabilir.
Yakın vadeli gelişmeler, öncelikle sentez, döngü sayısı ve maliyetteki sistem optimizasyonlarına odaklanacaktır. Parçalama basamağında ısı ilavesiyle sentez süresi 10-12 saat azaltılabilir. MinION modifikasyonları ve MinION akış hücresinin yeniden kullanılabilirliğinden yararlanılarak çoklu okumalar da yapılabilir. Ek olarak, debi hızları iyi ölçülmüş ve kalibre edilmişse gereksiz olan, şırınga pompasını ve akış sensörünü elimine ederek maliyeti optimize edilmiş bir versiyon tasarlanabilir.
Kaynak; Nature