[发明专利]一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法

说明书

本发明涉及DNA应用相关技术领域，尤其为一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法，首先把数据转换成为ACTG四种碱基的四进制编码，数据编码的DNA则进行下一步的合成；S2，利用大规模的生物芯片制备方法，制备DNA簇阵列；S3，生物芯片读出数据；S4，读出存储信息的方法；S5，测序采用边合成边测序的方法，通过利用DNA的4种核苷酸ACTG，则信息可采用更加高密度的四进制表示，利用DNA等生物大分子可以极大的提高效率，经过自然界的进化DNA分子，单链密度大概每10个碱基长度为3纳米多，远远高于现有的磁盘储存密度，在常温状态，DNA本来已经不易分解，如果存储于低温干燥环境中，保存时间更加可达数万年甚至更长这就解决了海量数据不能长时间储存的缺点。

技术领域

本发明涉及DNA应用相关技术领域，尤其涉及一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法。

背景技术

利用DNA进行信息的写入和读取是最近10年才出现的新型技术。根据报道，早在2012年，Harvard大学分子生物学教授George Church用DNA编码了一本5万个单词、数据量不到1MB的书，随后将其保存在比花粉粒还小的玻璃芯片上。在工业界，以微软公司等为代表的IT巨头，则随后几年内成功利用数百万DNA写入了数十乃至数百倍于此的数据量。而在DNA合成领域拥有成熟技术的Agilent和Twist Bioscience等，以及DNA测序的Illumina和Thermo Fisher等，通过不断的优化，使得大规模合成DNA、高通量测定DNA序列等技术的成本和时间都大大降低。这个领域也因此得到前所未有的重视和发展，现有的信息写入和读取，基本上是通过以硅基为载体的方法，利用半导体磁性不同，进行0和1的编码，例如硬盘和内存等等。

现有的常规数据储存方法是将数据保存磁盘等硅基载体，利用磁性的不同，将信息用二进制压缩。这个方法的缺点是二进制只有0和1两种，数字编码的效率不高，占用空间很大。

另外现有磁盘技术存储时间不够长（数十年甚至更长）的缺点，现有技术的缺点是保存磁盘等硅基载体，利用磁性的不同，将信息用二进制压缩。这个方法的缺点是二进制只有0和1两种，数字编码的效率不高，随着信息产生的速度越来越快，使得超大规模的存储成本和时间都难以达到需求，而且对于大量信息的长期保存，也急需新的方法，因此提出一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用DNA序列进行信息写入和读取的方法，包括以下步骤：

S1，首先把数据转换成为ACTG四种碱基的四进制编码，数据编码的DNA则进行下一步的合成；

S2，利用大规模的生物芯片制备方法，制备DNA簇阵列；

S3，如果需要从生物芯片读出数据，则需要通过基因测序方法，具体就是使用内全反射荧光显微镜，利用边合成边测序的DNA测序方法，得到碱基序列，从而获得相应的存储数据；

S4，读出存储信息的方法：使用全内反射荧光显微镜（奥林巴斯），可以使用棱镜型成像系统，隐失场是通过入射光经棱镜发生全反射产生的，隐失波激发生物样品的荧光分子，荧光分子所发射的荧光经过物镜成像到照相机或CCD（Hamamatsu）上实现对生物样品的记录；

S5，测序采用边合成边测序的方法，具体是使用4种荧光核酸分子，ACTG分别修饰上不同激发波长的荧光基团，例如488nm，512nm，563nm和633nm等不同组合，核酸的3’-OH带有可逆终止子，每次利用DNA聚合酶可以并且只可以在引物链上加上1个荧光碱基，从而可以准确测出对应的碱基，之后可以通过化学方法进行可逆终止子的切除，从而生成可以参与下一个循环反应的3’-OH基团。

优选的，所述S1ACTG分别代表0、1、2、3。