北大团队突破DNA存储技术瓶颈，创新方法获Nature认可
北大团队突破DNA存储技术瓶颈，创新方法获Nature认可
近日，北京大学计算机学院张成与定量生物学中心钱珑联合研究团队在Nature杂志发表重要研究成果，提出了一种基于并行写入策略的DNA存储方法。这一突破性进展不仅解决了传统DNA存储技术面临的成本高昂、速度缓慢等难题，更为未来大规模数据存储提供了全新解决方案。
创新性技术路线：从“从头合成”到“活字印刷”
传统DNA存储技术依赖于“从头合成”的信息写入方式，即逐个添加分子比特信息。这种方式虽然精确，但成本高、速度慢，难以满足大数据时代的存储需求。北大团队另辟蹊径，开发出一种全新的“表观比特（epi-bit）”DNA存储技术，通过DNA自组装与选择性酶促甲基化的组合原理，实现了分子级“活字印刷”信息打印。
具体来说，研究团队利用预制的DNA模板和分子活字块，通过DNA自组装介导的分子信息排版，经选择性酶促甲基修饰转移，将5-甲基胞嘧啶编码的数字信息并行打印在DNA分子上。这种并行写入策略显著提高了数据存储的效率和规模。
突破性成果：数据存储规模提升300倍
研究团队在实验中成功将中国汉代“白虎”瓦当和国宝大熊猫“飞云”的高清图片写入DNA分子中，数据量超过27.5万比特。这一数据规模相比此前发表的其他非传统DNA存储技术提升了超过300倍，充分展示了新方法的优越性。
在数据读取方面，团队使用便携式纳米孔测序仪，实现了对DNA模板上复杂表观比特信息的高通量读取。通过单次解析超过240种不同修饰模式，成功无损还原了原始数据，验证了该技术的可行性和准确性。
分布式存储：降低门槛，保障隐私
更值得关注的是，这项技术还展示了强大的分布式存储应用潜力。研究团队设计了个人定制DNA存储实验（iDNAdrive），邀请了来自北京大学、华北电力大学等单位的60名青年志愿者参与。志愿者们在普通教室环境下，亲手将私人数据写入DNA并由个人保存。这种创新的存储方式不仅极大降低了DNA存储的使用门槛，还有效保障了个人数据的隐私与安全。
未来展望：从实验室到商业化
这一突破性研究为DNA存储技术的实用化和商业化铺平了道路。相比传统方法，该技术具有快速、低成本、高稳定性的优势，有望突破DNA存储在成本和速度上的壁垒。研究团队表示，未来将结合更多样的碱基修饰和更精确的测序技术，进一步提升存储规模和可靠性。
Nature杂志同期news & views栏目也对这项研究给予了高度评价，认为其为大规模数据存储提供了全新解决方案，并展现了非传统分子比特在数据存储中的独特优势。
这一重要成果不仅体现了中国科研团队在前沿科技领域的创新能力，更为解决全球数据存储挑战提供了新的思路和方案。随着技术的进一步完善，DNA存储有望在不久的将来成为主流存储技术之一，为大数据时代的数据管理带来革命性变化。