メチル化による二進エンコーディングを活用したDNAデータストレージの革新的手法

科学界で、エピジェネティック修飾、特にメチル化パターンを利用して二進データを符号化するDNAデータストレージの新しいアプローチが注目を集めています。従来のDNAストレージ方式がカスタムDNA配列の合成に焦点を当てていたのに対し、この新技術はコストと複雑さを軽減できる興味深い代替手段を提供します。

技術革新

Peking University の研究者らが詳述したこの新手法は、二進データを表現するためにメチル基で修飾できる既製のDNAブロックを使用する巧妙なシステムを採用しています。この過程は以下のように機能します：

• 普遍的なDNAバックボーン鎖の使用
• 特定の位置への修飾オリゴの順次ハイブリダイゼーション
• 二進エンコーディング（1と0）のためのメチル基転移酵素によるバックボーンの標識
• ナノポアシーケンシングによるデータ読み取り

従来のDNA合成に対する利点

このアプローチは以下の理由で際立っています：

1. 化学物質使用の削減 ：従来のDNA合成方法で必要とされる多くの強力な化学物質の使用を回避
2. スケーラビリティの可能性 ：既製のDNA断片の使用により大量生産が可能
3. バイナリ互換性 ：システムがコンピュータ可読な二進コードに直接変換可能で、生物学的およびデジタルストレージの架け橋となる

現在の制限

しかし、業界専門家が指摘するように、この技術には重要な課題があります：

• 書き込みスループットが極めて限定的
• コスト効率が従来のストレージと比べて競争力不足
• この技術はアクティブなデータシステムよりも長期アーカイブ保存に適している

将来の可能性

技術コミュニティからの興味深い観察として、DNAの自然な4進数システム（C、G、A、Tを使用）は、4の3乗が64になることから、base64エンコーディングに活用できる可能性があり、将来の最適化への別の道筋を示しています。

この技術は超長期データ保存などの特定のユースケースで有望ですが、現在は実用的な応用というよりも研究段階にとどまっています。専門家が冗談交じりに指摘するように、「一度書き込んで、終末後に読み出す」というシナリオが、最も直近の実用的な使用例かもしれません。

研究チームは、漢代の虎の拓本やパンダのカラー写真を含む複雑な画像データの符号化と取り出しに成功し、大量の情報を保存するというコンセプトの実現可能性を証明しました。