Der DNA-Speicher rückt der Produktionsreife immer näher

DNA-Doppelhelix mit Binärcode als Sprossen

Gepostet am Mittwoch, 27. März 2019

Der DNA-Speicher wurde bereits mehrmals im CDS-Blog besprochen, weil er eine mögliche Lösung für das Problem Speicherbedarf vs. Kapazität darstellt. Im Jahr 2016 führten die Wissenschaftler ihre ersten erfolgreichen Tests mit DNA als Speichermedium durch. 

Nur ein Jahr später verdoppelte Microsoft seinen Einsatz und kaufte weitere zehn Millionen Stränge synthetischer DNA von Twist Bioscience. Doch jetzt, im Jahr 2019, schaltet Microsoft bei seinem Projekt zur genetischen Speicherung noch einen Gang höher und präsentiert sein eigenes System zur DNA-Synthese.

Ein wichtiger Meilenstein

In der Vergangenheit waren die DNA-Speicher auf das Labor beschränkt und spezialisierte Gentechniker und Geräte mussten die notwendigen Kodier-/Dekodierfunktionen übernehmen. Daten wurden erfolgreich gespeichert und aus DNA-Strängen abgerufen, doch der Prozess war langsam und erforderte einen hohen manuellen Arbeitsanteil. 

Diese Woche hat Microsoft die weltweit erste automatisierte DNA-Lese- und Schreibplattform vorgestellt, welche die Komplexität und die Kosten für die Synthese von genetischem Material zur Datenspeicherung drastisch reduziert. Das System stellt bisher zwar nur einen Machbarkeitsnachweis dar, bringt jedoch die Möglichkeit einer DNA-basierten Datenspeicherplattform erneut ein Stück näher.

Das neue automatisierte System ist immer noch relativ langsam und benötigt fast 21 Stunden, um ein Wort mit fünf Buchstaben zu kodieren und zu dekodieren. Es ist auch nicht gelungen, die 1-GB-Speicherdichte zu erreichen, die in früheren Tests mit laborsynthetisierten DNA-Strängen erreicht wurde, wobei nicht mehr als die Zeichenkette „hello“ für Demonstrationszwecke gespeichert wurde. Dieses neue automatisierte System ist dennoch eine wichtige Entwicklung, nicht zuletzt, weil es dazu beiträgt, die Gesamtkosten für die Nutzung genetischer Speicher zu senken. 

Laut Microsoft kostet das gesamte automatisierte Kodier-/Dekodiersystem lediglich 10.000 US-Dollar. Nach Einschätzung der Forscher werden diese Kosten weiter sinken und rund 3.500 US-Dollar erreichen, sobald vorhandene Sensoren und Aktoren verbessert oder entfernt werden. Das würde den Desktop-Synthesizer von Microsoft wesentlich billiger machen als ein herkömmliches All-Flash-Array mit ähnlichen (theoretischen) Kapazitäten. 

Die größte Herausforderung besteht derzeit immer noch in der Latenzzeit. Bis es den Wissenschaftlern gelingt, den Synthetisierungsprozess zu beschleunigen, ist es unwahrscheinlich, dass sich DNA für jeden beliebigen Geschäftseinsatz eignet, außer vielleicht für die Langzeitarchivierung.

Wir werden die Fortschritte von Microsoft weiterhin mit Interesse verfolgen.

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