Un almacenamiento estable, eficaz y sostenible de datos digitales en ADN
CIC nanoGUNE, centro de investigación de nanociencia del País Vasco, investiga y desarrolla nuevos materiales para el almacenamiento de ADN que contenga información digital. Esta prometedora línea de investigación, liderada por el equipo de Autoensamblaje de nanoGUNE, se enmarca en el proyecto TextaDNA, un proyecto EIC PathFinder de la Unión Europea coordinado por nanoGUNE, en el que participa también la organización alemana Eurofins Genomics, una de las grandes instituciones europeas en el ámbito de la síntesis y secuenciación de ADN. En concreto, el proyecto recibirá una subvención de 2,5 millones de euros, que se destinará a la adquisición de equipamiento y a la constitución de un equipo de trabajo para esta línea de investigación.
La sociedad actual necesita cada vez más recursos energéticos para almacenar datos digitales. Se estima que el consumo de electricidad de los centros de datos supone un 2 % del total de emisiones de gases de efecto invernadero y se calcula que alcanzará el 8 % para 2030. Por ello, es urgente buscar nuevas formas de almacenar la información digital que ocupen menos espacio, sean seguras, sostenibles, baratas y consuman menos energía.
“El ADN tiene la capacidad de almacenar y transmitir información genética, pero tiene, además, un enorme potencial para almacenar información digital. Basta señalar que puede guardar en el mismo espacio un millón de veces más información que los discos duros magnéticos. Es decir, toda la información contenida en una habitación llena discos duros puede almacenarse en un grano de arroz”, señala Ibon Santiago González, Research Fellow de nanoGUNE y director del proyecto en nanoGUNE. Además, añade que “a diferencia de los discos duros, el ADN no necesita energía eléctrica para su mantenimiento y puede conservarse a largo plazo sin sufrir daño alguno”.
Sin embargo, “el desarrollo de materiales adecuados para contener el ADN es todo un reto. Resulta imprescindible compaginar el almacenamiento de ADN de forma segura a largo plazo con la posibilidad de extraer o recuperar esa información cuando se desee”, subraya Ibon Santiago.
La clave está en almacenar de forma estable el ADN durante un largo período de tiempo, y esa es la labor en la que están inmersos los investigadores de nanoGUNE. Es decir, trabajan en el análisis y desarrollo de los materiales más adecuados (materiales poliméricos y nanofibras) para almacenar DNA que contenga información digital. “Deben ser materiales que puedan ser almacenados a largo plazo —explica Ibon Santiago—, pero que, a su vez, permitan obtener la información rápidamente si es necesario; deben ser materiales que no sean tóxicos y que no dañen el ADN”.
En el marco del proyecto TextaDNA, nanoGUNE y Eurofins prevén dar pasos importantes en el almacenamiento de datos digitales en ADN, desarrollando nuevos materiales capaces de almacenar ADN que contenga información digital. Por un lado, “optimizaremos el proceso de codificación de los datos del sistema binario al ADN. Por ejemplo, podemos utilizar una única base para representar dos bits del sistema binario; así, para representar 00, adenina (A); para 01, guanina (G); para 10 citocina (C); y para 11, timina (T). Por otro lado, mejoraremos la síntesis (escritura) y la secuenciación (lectura) del ADN disminuyendo los errores de escritura y lectura, incorporando nuevas técnicas de síntesis de oligonucleótidos —secuencias cortas de ADN— e instrumentos de secuenciación de nueva generación (Next-generation sequencing). Por último, el ADN que recogerá toda esta información digital será almacenado en materiales adecuados, concretamente en nanofibras”, explica el investigador de nanoGUNE. De esta forma, “mejoraremos la durabilidad, la disponibilidad, el grado de descodificación, el coste, etc. de todo este proceso”, añade.
Según Ibon Santiago, “del mismo modo que hoy los datos digitales se almacenan en la nube, en el futuro se utilizarán máquinas capaces de escribir y leer ADN. De hecho, ya existen en la actualidad, pero el objetivo principal es reducir el coste del proceso de síntesis del ADN y crear plataformas útiles para todos. Esta colaboración entre nanoGUNE y Eurofins Genomics pretende avanzar en esta dirección, combinando moléculas programables como el ADN con la informática para crear materiales capaces de almacenar memoria digital”.