Gentse onderzoekers hebben een nieuwe manier uitgewerkt om data op te slaan in organische ketenmoleculen. En dan bedoelen ze nadrukkelijk géén DNA, schrijven ze in Nature Communications.

Volgens Filip Du Prez en collega’s kun je beter andere bouwstenen gebruiken die chemisch minder ingewikkeld zijn dan DNA en daardoor gemakkelijker te synthetiseren. Ook kun je dan vanaf het begin meer dan vier verschillende ‘letters’ verzinnen. Andere aandachtspunt is de stabiliteit: DNA blijft weliswaar langer goed dan flashgeheugens op siliciumbasis, maar er zijn moleculen die er nóg langer over doen om te degraderen.

Het argument dat deze vorm van data-opslag in principe veel minder plek inneemt dan siliciumgeheugenchips, geldt voor élk ketenmolecuul.

Grondstoffenschaarste is een ander argument. De ketenmoleculen van Du Prez bevatten alleen koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en zwavel. Maar DNA bevat fosfor, een element dat te schaars is om er de data-opslag van de toekomst op te baseren. De huidige opslagvormen zijn wat dat betreft trouwens nog veel erger. Aan silicium is geen gebrek, maar geheugenchips en andere elektronische componenten bevatten een hele reeks elementen (vooral metalen) die wél zeldzaam zijn.

Nadeel van oligomeren ten opzichte van DNA is wel dat je ze niet ongelezen kunt kopiëren. Je zult de data moeten uitlezen om ze dan opnieuw op te slaan in oligomeren die je vers synthetiseert. Maar als je puur mikt op langetermijnopslag, is dat niet zo’n bezwaar.

Vergeleken met DNA vraagt het wel een totaal andere technische benadering. Bij DNA zit de informatie in zeer lange ketens die je uitleest met sequencingtechnieken uit de genetica. Du Prez gebruikt oligomeren: ketens die maar een handvol bouwstenen bevatten. Elke bouwsteen bestaat uit een identieke ‘ruggengraat’ en een zijketen die voor elke ‘letter’ anders is. Uitlezen doe je met een massaspectrometer: elke zijketen heeft een eigen massa, en daardoor kun je uit het massaspectrum de bouwsteenvolgorde van zo’n oligomeer reconstrueren.

Om bestanden van meer dan een paar letters te kunnen opslaan, nummer je de oligomeren door naast letters ook een aantal cijfers in de keten te verwerken. De huidige proefopzet laat het nog niet toe om mengsels van oligomeren te analyseren, maar technisch moet het wel kunnen. De auteurs stellen voor om vóór de massaspectrometer een vloeistofchromatograaf te schakelen, waar de oligomeren dan een voor een uit komen. Ze verwijzen daarbij naar technieken die in zwang zijn bij de eiwit-analyse.

De huidige publicatie dient vooral om twee speciaal hiervoor ontwikkelde softwaregereedschappen te introduceren: Chemcoder zet binaire gegevens om in oligomeren, en Chemreader interpreteert de massaspectra.

Er staan twee voorbeeldbestanden bij die met succes zijn gecodeerd en ontcijferd. De tekst to write or not to write on oligos (ongetwijfeld gekozen omdat er maar negen letters in voorkomen!) werd omgezet in één genummerd oligomeer per woord. En in 71 oligomeren werd een QR-code verpakt die verwijst naar de Wikipedia-pagina over August Kekulé.

bron: UGent