DNA-opslag: De techniek van de toekomst

Amerikaanse onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld waarmee ze veel informatie kunnen opslaan in DNA-strengen. Met die techniek sloegen ze onder meer een compleet besturingssysteem, een Franse film uit 1985, een Amazon-cadeaukaart en andere bestanden op in een DNA-streng en konden die informatie vervolgens zonder fouten weer terughalen.

Dit melden onderzoekers Yanic Erlich en Dina Zielinski in een studie die ze gepubliceerd hebben in het vakblad Nature (via The Atlantic). De opslag van informatie in DNA is natuurlijk al iets dat in de natuur gebeurt: genetische gegevens worden hierin opgeslagen. Een strengel bestaat uit een lange reeks van variaties met vier bouwblokken, die genoteerd worden onder de letters A, C, G en T. De volgorde van die letters bepaalt de genetische informatie.

Waar de wetenschappers in geslaagd zijn, is het omzetten van binaire informatie, dus enen en nullen, in die vier letters. Die informatie werd vervolgens opgeslagen in DNA. Met behulp van nieuwe technologie konden de onderzoekers 215.000 keer zoveel data opslaan in één gram DNA dan opgeslagen kan worden in een harde schijf met 1 terabyte.

Helemaal nieuw is de DNA-techniek overigens niet, maar de hoeveelheid gegevens die nu opgeslagen kunnen worden in het biomateriaal is groter dan ooit. George Church van Harvard University was de eerste en sloeg in 2011 informatie op in een DNA-streng. Een van de problemen waar Church echter mee te maken kreeg, en andere onderzoekers na hem ook, is het feit dat het op dit moment enkel mogelijk is om enkele honderden letters tegelijk te coderen in DNA. Dat terwijl het menselijk DNA bestaat uit een combinatie van 6 miljard verschillende letters.

De oplossing van onderzoekers Erlich en Zielinksi was om gebruik te maken van code die uit kleine overlappende pakketjes bestaat. Aan de hand daarvan kan alle data teruggevonden worden, ook als iets verloren zou gaan, want dan zijn er immers nog de overlappende delen.

Het is eenzelfde methode die bijvoorbeeld videodiensten als Netflix gebruiken. Zij sturen meerdere pakketten gegevens naar gebruikers, waarin data overlapt. Als er een aantal van die pakketjes verloren gaan, is dat geen probleem en kan de data alsnog correct gereconstrueerd worden middels de overlap.

Problematisch is verder dat DNA vergaat als er informatie uit gehaald wordt. In die zin is de techniek dus beperkt houdbaar, maar tegelijk kan het eenvoudig gekopieerd worden, wat volgens het duo een belangrijke oplossing is. Voorlopig zal de technologie ook niet breed gebruikt worden. Erlich schat in een interview met de krant The Atlantic in dat het minstens een decennium duurt voordat het breed toegepast wordt. “We bevinden ons nog in de vroege dagen, maar het kostte magnetische media ook jaren van onderzoek om het nuttig te maken.”