Ученые из хайфского Техниона ускорили чтение данных из ДНК-хранилища в тысячи раз
Исследователи из Хайфского Техниона разработали метод на основе ИИ, который ускоряет на три порядка считывания данных с носителей на основе ДНК. Исследование опубликовано в журнале Nature Machine Intelligence.
Использование ДНК для хранения данных – это новая перспективная область. ДНК предлагает значительные преимущества в качестве носителя информации. Несмотря на то, что ДНК «не железная», она может сохранять данные сотни тысяч лет. Такое хранилище имеет плотность в 100 миллионов раз большую, чем у обычных дисковых хранилищ.
Но разработка ДНК-хранилищ связана с целым рядом нерешенных задач. Для записи и хранения данных в этой технологии требуется синтезировать молекулу ДНК на основе последовательностей, кодирующих информацию. Для чтения сохраненных данных необходимо секвенировать ДНК.
Эти процессы на сегодня очень медленные и подверженные ошибкам по сравнению с традиционными методами хранения. Сегодня при записи данных на ДНК обычно создается несколько копий кодирующей молекулы. Эти копии хранятся вместе в одном контейнере. Во время секвенирования извлекается много ошибочных копий этих молекул, большинство из них содержат ошибки, а некоторые полностью теряют данные.
Метод, предложенный учеными Техниона, позволяет восстанавливать данные из ДНК-хранилища более точно, чем существующие решения и достаточно быстро: исследователи продемонстрировали, что их решение сокращает время извлечения и чтения данных с нескольких дней до 10 минут.
Разработанный Технионом метод DNAformer основан на методе машинного обучения – трансформере, обученном на смоделированных данных для реконструкции точных последовательностей ДНК из ошибочных копий. Метод также включает в себя специальный код исправления ошибок, адаптированный для ДНК, что обеспечивает целостность данных.
Новый метод позволяет считывать 100 мегабайт данных со скоростью в 3200 раз быстрее, чем самый точный существующий метод. По сравнению с ранее известными быстрыми методами DNAformer повышает точность до 40%. Это было продемонстрировано на наборе данных объемом 3,1 мегабайта, который включал изображения и тексты. Исследователи считают, что их технология масштабируема и ее можно оптимизировать для крупных хранилищ данных, пишет Newsru.co.il.
Израильские ученые впервые применили технологию CRISPR для удаление гена из раковых клеток
Ученые Тель-Авивского университета впервые применили технологию CRISPR для удаления гена из раковых клеток головы и шеи, что привело к полному исчезновению 50 процентов опухолей у животных.
Исследование, опубликованное в Advanced Science, открывает новые перспективы для генной терапии онкозаболеваний.
До сих пор считалось, что удаление одного гена не способно разрушить опухолевую структуру. Однако исследователи доказали, что некоторые гены жизненно необходимы для выживания раковых клеток, что делает их идеальной мишенью для CRISPR-терапии. В ходе работы специалисты сосредоточились на гене SOX2, который играет ключевую роль в развитии опухолей головы и шеи.
Для точечной доставки CRISPR-механизма ученые разработали специальные наночастицы, содержащие генетический редактор в форме РНК. Частицы были покрыты антителами, нацеленными на белок EGF, что позволило максимально точно направлять CRISPR-систему в пораженные ткани. Препарат вводился непосредственно в опухоль трижды с интервалом в одну неделю. Через 84 дня половина опухолей полностью исчезла.
Теперь исследователи намерены выяснить, требуется ли удаление дополнительных генов для повышения эффективности терапии. По их словам, этот метод может стать основой для новых видов лечения, нацеленных на разрушение опухоли на генетическом уровне без химиотерапии.