นักวิจัยตัดต่อข้อความ “Hello” ลงบน DNA สำเร็จ เบิกทางสู่การเก็บ Storage ในอนาคต

รู้หรือไม่! การจัดเก็บข้อมูลที่ก้าวหน้า ณ เวลานี้ไม่ใช่รูปแบบระบบคลาวด์ หากแต่เป็นการจัดเก็บข้อมูลไว้ในสาย DNA ภายในร่างกายของเรา ซึ่งสามารถเพิ่มจำนวนได้เรื่อย ๆ และไม่เกิดการสูญหายของข้อมูล รายละเอียดจะเป็นอย่างไรบ้างนั้น ? ไปดูกันเลย !

DNA

DNA (Deoxyribonucleic acid) จัดเป็นสารพันธุกรรมชนิดหนึ่ง ที่มีบทบาทในการจัดเก็บลำดับของเบส ที่จะถูกนำมาใช้ถอดรหัสเป็นโปรตีนและเอนไซม์สำคัญ ซึ่งในร่างกายของแต่ละคนนั้น จะมีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันไป และนั่นจึงทำให้เกิดแนวคิดว่า หากสามารถนำข้อมูลที่ต้องการมาจัดเก็บให้อยู่ในรูปของสาย DNA คงจะดีไม่น้อยเลยทีเดียว

Christopher N. Takahashi, Bichlien H. Nguyen, Karin Strauss และ Luis Ceze ทีมนักวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตัน (University of Washington) ได้รับการสนับสนุนจาก DARPA และ Microsoft เพื่อทำการทดลองการสังเคราะห์ จัดเก็บ และถอดรหัสข้อมูลที่ต้องการไว้บนสารพันธุกรรม โดยโครงสร้างคร่าว ๆ ของการทดลองมีดังนี้

เก็บข้อมูล
โมเดลในการสร้างสาย DNA ไปจนถึงการถอดรหัส (เครื่องจริงที่ใช้ในงานวิจัย)

ทีมนักวิจัยได้จัดทำโปรโตคอลในการสังเคราะห์, จัดเก็บ และถอดรหัส DNA ขึ้นมาภายในห้องทดลอง เริ่มจากการแปลงข้อมูลที่ต้องการ ให้กลายเป็นตัวเลขฐาน 2 (ซึ่งก็คือ 0 และ 1) ในการทดลองนี้เลือกใช้คำว่า “Hello” ซึ่งมีขนาด 5 ไบต์

เมื่อได้ชุดเลขฐาน 2 ที่ถูกต้องแล้ว จึงนำไปแปลงให้กลายเป็นคู่เบสของสาย DNA ได้แก่ A, T, C และ G พร้อมป้อนข้อมูลในการถอดรหัสเข้าไปในเครื่องถอดรหัส เพื่อให้สามารถแปลงจากคู่เบสกลายเป็นเลขฐาน 2 ได้ดังเดิม

DNA
แผนภาพการสังเคราะห์, จัดเก็บ และถอดรหัส DNA ของโมดูลในงานวิจัย

หลังจากได้คู่เบสที่ต้องการแล้ว จึงนำไปตัดต่อเข้ากับ DNA โดยให้สาย DNA มีความยาวมากพอที่จะถูกแปลรหัสออกมาได้อย่างสมูบรณ์ และลดการสูญหายหรือผิดพลาดของการถอดข้อมูล หลังจากที่ได้สาย DNA ที่มีข้อมูลแทรกอยู่แล้ว จะมีการกระตุ้นกระบวนการเพิ่มจำนวนสาย DNA ตามกลไกที่คล้ายกับในร่างกายของมนุษย์ ร่วมกับการถอดรหัส DNA ให้กลายเป็นข้อมูลที่ฝังไว้

เนื่องจากในระหว่างการทดลองจะมีการเช็คความผิดพลาดของผลลัพธ์อยู่เสมอ ในระยะเวลา 21 ชั่วโมงของการทดลอง ที่มีการสังเคราะห์, จัดเก็บ และถอดรหัสข้อมูลบน DNA (ทำวนซ้ำเรื่อยๆ) พบว่า DNA สามารถสังเคราะห์, จัดเก็บ และถอดรหัสข้อมูลได้อย่างถูกต้อง และไม่มีการสูญหายของข้อมูลใด ๆ

อย่างไรก็ตาม โอกาสในการเกิดการสูญหายของข้อมูลบน DNA เมื่อเทียบกับการใช้อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ยังมีประสิทธิภาพที่ห่างชั้นอยู่มาก แต่ในการทดลองนี้เปรียบเสมือนใบเบิกทางในการพัฒนา และประยุกต์เอาสารพันธุกรรมมาใช้ในการจัดเก็บข้อมูลแทนบัตรประชาชน หรือในอนาคตเราอาจจะได้เห็นการส่งข้อความลับทางราชการผ่านทางพลาสมิดของไวรัสก็เป็นได้

เก็บข้อมูล
การใช้พลาสมิดของไวรัส เพื่อผลิตอินซูลินให้กับมนุษย์ (ขอบคุณภาพจาก Bioninja)

Fact – DNA ถือเป็นเป้าหมายสำคัญของไวรัส HIV เพราะมันจะทำการแทรกสารพันธุกรรมเข้าไปในสาย DNA ส่งผลให้เชื้อสามารถจำลองตัวเองได้อย่างไม่มีสิ้นสุด และกำจัดออกจากร่างกายได้ยาก

อ้างอิง – Nature Reserch Journal