記者9月29日從天津大學(xué)獲悉，該校合成生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與天津市環(huán)湖醫(yī)院合作提出了一種創(chuàng)新的DNA信息存儲編解碼方案——“DNA Palette”。通過體外存儲實(shí)驗(yàn)，該方案成功將患者疾病全周期的腦部核磁共振影像數(shù)據(jù)編碼至DNA，并無損解碼，實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的三維重建和病理診斷，為醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲技術(shù)提供了新解決方案。該成果近日發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。

據(jù)介紹，腦部核磁共振檢查在臨床診斷、手術(shù)規(guī)劃及療效評估中具有重要價值，其生成的海量數(shù)據(jù)需要長期穩(wěn)定地存儲。尤其對于青少年型帕金森病、癲癇和神經(jīng)系統(tǒng)遺傳病等疾病，影像數(shù)據(jù)需要從青少年時期開始積累，并在患者整個生命周期中持續(xù)存儲和對比分析。如此大規(guī)模、長周期的數(shù)據(jù)存儲對現(xiàn)有技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

DNA作為一種極具穩(wěn)定性和高存儲密度的介質(zhì)，在天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)合成生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的研究中，被驗(yàn)證可以成為長期數(shù)據(jù)存儲需求的優(yōu)質(zhì)介質(zhì)。

“‘DNA Palette’是針對腦部核磁共振數(shù)據(jù)特征而設(shè)計(jì)的創(chuàng)新編解碼方案，展現(xiàn)出極高的適配性和實(shí)用性?！眻F(tuán)隊(duì)成員、論文第一作者閆子慧介紹說，他們將11.28兆字節(jié)的臨床腦部核磁共振影像數(shù)據(jù)編碼為約25萬條DNA序列，凈信息密度達(dá)到2.39比特每堿基。在具有壓縮效果的同時，避免了數(shù)據(jù)壓縮算法的錯誤敏感問題，在測序覆蓋度為2x和3x時，也能恢復(fù)出盡可能多的信息，并在低于大多數(shù)現(xiàn)有研究的平均測序覆蓋度（4.4x）下，實(shí)現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的無損恢復(fù)。

據(jù)了解，這些DNA以干粉形式穩(wěn)定存儲，質(zhì)量僅為3微克，可支撐超過300次依據(jù)當(dāng)前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的讀取操作。

這項(xiàng)研究是天津大學(xué)合成生物團(tuán)隊(duì)在推動DNA信息存儲技術(shù)向?qū)嵱没蛻?yīng)用化上的重要探索，將為未來醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全、高效存儲提供新的技術(shù)路徑，加速DNA存儲技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

（天津大學(xué)供圖）