DNAアセンブリ技術が世界最小のデータストレージを製造

フランスのシャルル・サドロン研究所とエクス・マルセイユ大学の研究者らは、髪の毛の約6万分の1の細さの化学情報の極小鎖である合成ポリマーの鎖にバイナリデータを組み込んだ。

この技術は、今後数年でデータストレージの未来をナノメートルレベルにまで押し上げると期待されている、とシャルル・サドロン研究所の副所長であり、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された論文の研究者であるジャン=フランソワ・ルッツ氏は述べている。

現在、1ゼタバイト（10億テラバイト）を保存するには、ハードドライブに使われる材料であるコバルト合金が約1000キログラム必要だ。ルッツが合成したポリマーの1ゼタバイトは約10グラムになる。

ポリマーを作るプロセスは、真珠のネックレスを作るのに似ています。最も単純なレベルでは、デジタル情報は 0 と 1 にコード化されます。研究者は、モノマーと呼ばれる特定の化学成分を 0 と 1 を表すものとして割り当てました。ポリマーを作るには、これらのモノマーを特定の順序で化学的につなぎ合わせてポリマーを作るだけです。科学者は、後でデータを読み込むために、DNA の配列を決定するのによく使用される質量分析計を使用します。

この技術はまだ初期段階にある。ラッツ氏によると、研究は2年ほど前から行われており、現在研究者が連結できるのはほんの数バイトの情報だけだという。しかしラッツ氏は、今後5年以内に数キロバイトの情報処理が可能になると大いに期待している。同氏は、同様の方法で生物学的DNA鎖をコード化する最近の進歩を、合成ポリマー技術の進歩のロードマップとして見ている。

ハーバード大学医学部とテクニカラーの研究者らは、DNA内にデータを保存する取り組みを先導してきた。

DNA には 2 つのバイナリ オプションではなく、4 つの塩基 (G、A、T、C の文字で識別) があります。そのため、デジタル ファイルをバイナリに縮小し、そのバイナリを DNA の塩基と一致させることで、研究者は 10 メガバイトを DNA シーケンスにエンコードし、数時間後にそれをデコードできるようになりました。

ハーバード大学の遺伝学教授ジョージ・チャーチ氏は以前、このDNA法を使って自身の著書7000万部をDNAに印刷し、そのデータすべてを一滴の液体に収め、この技術を「ザ・コルベア・レポート」で初公開した。

テクニカラーとハーバード大学は、アーカイブ目的で大量のメディアを保存するこの技術を検討している。DNA は、一滴の液体にペタバイト単位の情報を収めることができ、適切な条件下では 10 万年以上保存できるため、フロッピー ディスクなどよりもはるかに優れている。

しかし、現時点で最大の制約は時間です。現在、長編映画に比べればほんのわずかな 10MB をエンコードするには数日かかり、同じ 10MB をデコードするには約 8 時間かかります。2 ～ 3 年で長編映画をエンコードできるようになると予想されており、その頃には技術が商業的に実行可能になり始めるでしょう。

合成ポリマーを研究しているルッツ氏は、彼のプロセスが実用化されるまでには何年もかかるものの、実際にはDNAよりもデータを保存するのに適していると述べている。

「DNAは生物学と進化によって生物学的な状況で機能するように設計されたものですが、ナノテクノロジーに取り組むとなると、環境はまったく異なります」とラッツ氏は言う。「私たちの考えは、化学によってDNAよりも合成しやすく、安価なものを提供できるということです。」