Método avanzado para grabar datos digitales en el ADN

Cada vez generamos y manejamos más información en formato digital, lo que acarrea una necesidad creciente de almacenar grandes cantidades de dicha información. Los soportes digitales tradicionales tienen límites de capacidad que solo podrán ser superados mediante opciones revolucionarias. Debido a ello, se viene explorando el aprovechamiento de la notable capacidad del ADN para almacenar datos. La idea es emplear moléculas de esta clase para almacenar en ellas artificialmente datos digitales en vez de la información genética que de manera natural se almacena en ellas.

Desde la década de 1980, el ADN se considera un medio ideal para el almacenamiento de datos debido a su gran densidad de almacenamiento de información y a su estabilidad extraordinaria.

El ADN puede almacenar hasta mil millones de veces más información en el mismo volumen en comparación con el almacenamiento tradicional basado en el silicio, y la información puede conservarse intacta durante siglos y quizá milenios, si se mantienen las condiciones adecuadas.

Un equipo internacional ha ideado un método que aumenta significativamente la capacidad y la eficiencia de almacenamiento del ADN. La clave del nuevo método está en el uso de “epibits”, basados en la modificación epigenética.

El equipo lo integran, entre otros, Hao Yan, de la Universidad Estatal de Arizona en Estados Unidos, y Cheng Zhang, de la Universidad de Pekín en China.

El nuevo método evita el largo y costoso proceso de sintetizar nuevo ADN, lo que lo convierte en una solución más rápida y rentable. Gracias a la durabilidad y la compacidad del ADN, este método permite almacenar fácilmente grandes cantidades de datos en un espacio minúsculo durante largos periodos de tiempo, lo que supone un gran cambio con respecto a las tecnologías de almacenamiento convencionales.

Los primeros intentos de almacenar artificialmente datos en ADN implicaban sintetizar nuevas cadenas desde cero, así como codificar los datos nucleótido a nucleótido, todo lo cual hacía el proceso lento, costoso y poco práctico para su uso a gran escala. El nuevo sistema evita estas limitaciones.

En vez de construir el ADN desde cero, el equipo utiliza hebras existentes, modificándolas con un proceso inspirado en el método de regulación de la actividad genética propio de la naturaleza: la modificación epigenética.

La epigenética es un proceso natural en el que se añaden o eliminan grupos químicos del ADN para regular la expresión genética, determinando así si un gen está activado o desactivado. Esta regulación afecta a la producción de proteínas, que impulsa funciones celulares esenciales. Los investigadores adaptaron este mecanismo natural para codificar información digital en vez de instrucciones biológicas.

Añadiendo o eliminando marcadores químicos conocidos como grupos metilo en bases específicas del ADN, los investigadores crean epibits (bits epigenéticos), diminutos puntos de datos moleculares que funcionan como los ceros y los unos del sistema binario empleado en la computación clásica. El “1” está representado por una base metilada. El “0”, por una base no metilada.

El equipo de investigación utilizó un método denominado impresión molecular paralela, en el que una cadena de ADN universal sirve de base y 700 segmentos de ADN diferentes actúan como bloques de construcción. Cada segmento contiene un patrón único de epibits que representan la información digital. Posicionando del modo idóneo estos segmentos en la cadena base, los investigadores codificaron unos 270.000 bits de datos, alcanzando una velocidad de 350 bits por reacción. A continuación, los datos almacenados se leyeron con rapidez y precisión mediante una avanzada tecnología de secuenciación.

Hao Yan, Cheng Zhang y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo sistema de almacenamiento de datos en ADN en la revista académica Nature, bajo el título “Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA”.