记者9月29日从天津大学获悉,该校合成生物学研究团队与天津市环湖医院合作提出了一种创新的DNA信息存储编解码方案——“DNA Palette”。通过体外存储实验,该方案成功将患者疾病全周期的脑部核磁共振影像数据编码至DNA,并无损解码,实现影像数据的三维重建和病理诊断,为医疗数据存储技术提供了新解决方案。该成果近日发表在《国家科学评论》上。
据介绍,脑部核磁共振检查在临床诊断、手术规划及疗效评估中具有重要价值,其生成的海量数据需要长期稳定地存储。尤其对于青少年型帕金森病、癫痫和神经系统遗传病等疾病,影像数据需要从青少年时期开始积累,并在患者整个生命周期中持续存储和对比分析。如此大规模、长周期的数据存储对现有技术提出了严峻挑战。
DNA作为一种极具稳定性和高存储密度的介质,在天津大学团队合成生物学研究团队的研究中,被验证可以成为长期数据存储需求的优质介质。
“‘DNA Palette’是针对脑部核磁共振数据特征而设计的创新编解码方案,展现出极高的适配性和实用性。”团队成员、论文第一作者闫子慧介绍说,他们将11.28兆字节的临床脑部核磁共振影像数据编码为约25万条DNA序列,净信息密度达到2.39比特每碱基。在具有压缩效果的同时,避免了数据压缩算法的错误敏感问题,在测序覆盖度为2x和3x时,也能恢复出尽可能多的信息,并在低于大多数现有研究的平均测序覆盖度(4.4x)下,实现了原始数据的无损恢复。
据了解,这些DNA以干粉形式稳定存储,质量仅为3微克,可支撑超过300次依据当前技术标准的读取操作。
这项研究是天津大学合成生物团队在推动DNA信息存储技术向实用化和应用化上的重要探索,将为未来医疗数据的安全、高效存储提供新的技术路径,加速DNA存储技术的广泛应用。
(天津大学供图)
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