人工DNA合成技术:DNA数据存储的基石

摘要

DNA数据存储由于在存储应用上的诸多优点而日渐受到广泛关注.DNA数据存储流程包括将0/1二进制信息转换为A/T/C/G碱基序列,利用人工DNA合成技术将碱基序列合成为DNA多聚物分子,以及通过测序技术进行数据读出等环节.然而,目前的人工DNA合成成本依然高昂,严重制约了以DNA为介质的数据存储技术的快速发展及其产业化应用.人工DNA合成作为DNA数据存储的基础技术和成本关键,是决定DNA数据存储从理论走向应用的主要因素.本文以DNA合成的发展历程出发,系统地总结了其关键技术的研究进展,包括柱式化学寡核苷酸合成、芯片化学寡核苷酸合成、寡核苷酸纯化、寡核苷酸拼装、基因合成纠错与克隆筛选、大片段基因合成组装及基因组合成,以及新一代酶法合成等.同时,进一步总结和分析了DNA合成技术关键参数长度、成本及速度对DNA数据存储商业化发展的影响,以期为DNA数据存储的全流程技术开发和应用研究提供一定的参考和思路.降低DNA合成成本,开发更加高效的基因组合成策略,进一步发展新一代酶法DNA合成技术,以及建立面向DNA数据存储的长片段、低成本、快写入等功能应用的DNA合成技术等是未来DNA合成技术的重要发展趋势.