[发明专利]数据存储方法及数据存储装置

说明书

本发明属于生物信息领域，具体涉及一种数据存储方法及数据存储装置。该方法包括：(1)对待存储数据进行编译处理，以便将所述待存储数据转换为碱基序列信息；(2)基于所述碱基序列信息，进行PCR扩增，以便获得数据DNA，所述数据DNA中含有所述碱基序列信息；(3)将所述数据DNA导入到秀丽隐杆线虫体内，以便获得含有数据DNA的秀丽隐杆线虫；(4)对所述含有数据DNA的秀丽隐杆线虫进行保存处理，经保存的所述秀丽隐杆线虫样品中存储有所述待存储数据。还提供了一种数据存储装置。应用该方法和装置能够准确、便捷、安全、长久地对信息进行存储。

技术领域

本发明涉及生物信息领域，具体涉及一种数据存储方法及数据存储装置。

背景技术

随着技术的发展，有关数据的存储变得越来越重要。为了满足大规模的数据存储需求，数据存储介质也在一直变化。数据存储介质经历过穿孔纸带、磁带、机械硬盘、软盘、光盘等时代，发展演变为现在使用的固态驱动器(SSD)、存储级内存(SCM)等。近年来，随着大数据时代的到来，信息数据存储量呈现出持续的爆发性增长。海量数据的产生给传统数据存储方式带来了巨大挑战，数据增长的速度已经远超过单位成本下存储器容量增长的速度，这会导致数据存储成本越来越高。传统数据存储方法需要占用巨大的空间和产生巨大的生产维护能耗，同时作为存储媒介的保存时间相对有限。当前被广泛使用的机械硬盘、固态硬盘、闪存等，预期寿命均在10年左右，且体积较大，维护成本高昂，而且经常会面临着数据丢失的风险。

而随着生物技术的快速发展，以DNA(脱氧核糖核酸)为代表的核酸信息也被发现可以用于表征和记录数据信息。生物领域的DNA编码在数据密度和保存时间方面较现有存储技术具有一定优势。全球每年产生的数据需要4180亿个1TB硬盘，而放到DNA上，只需1kgDNA。而且DNA存储占用空间小、获取容易，储存时间长。DNA存储信息密度极高，且由于其DNA特殊的双螺旋结构，物理化学特性稳定，当避光且湿度温度适宜时，可保存长达1000年。然而如何利用DNA存储信息，还需要进一步研究和改进。

发明内容

在利用DNA样本存储数据信息时，DNA样本的选择对于存储的难易程度以及存储质量等都会产生重要影响。发明人在研究过程中发现，秀丽隐杆线虫所具有的多种特点，使得其可以作为数据存储的良好的生物样本介质。秀丽隐杆线虫个体小，整个生命周期中通体均透明，易于观察。饲养空间小，培养条件简单，成本低，极易操作。繁殖快，生活史周期短；合成DNA导入便捷，线虫无毒、无害，可长期保存，而无不良影响，冷冻虫体室温复苏即可。秀丽隐杆线虫的上述特点使得其在DNA的存储方面有极大优势。通过对原始数据进行数字与碱基对之间密码转换，以转换且编辑好的碱基序列合成DNA，通过虫体体表进行DNA导入(避免了通过质粒转染技术难度、成本高的缺点)，虫体细胞间存在信号传递，可通过细胞传递进行细胞间DNA传递导入，最终导入生殖细胞，外源DNA可以染色体外基因形式(多拷贝游离型DNA)存在进行母代多个体数据储存，也可整合到染色体上进行传代大批量生产。而且秀丽隐杆线虫的存储量大，单个成熟雌雄同体成虫可备份2959(细胞)份(959体细胞+2000生殖细胞)，多个虫体备份或传代备份数量将基数增长。同时，在信息保存时，对于秀丽隐杆线虫的发育状态不做特殊要求，使得保存起来非常容易，可将DNA导入到秀丽隐杆线虫成虫虫体、处于L2阶段的幼虫、处于L3阶段的幼虫、L4阶段的幼虫等处于不同阶段的秀丽隐杆线虫体内。而且保存手段也多种多样，可以通过冷冻，也可以干制。还可以将冷冻复苏后的虫体进行自体繁殖进行数据传递扩增。而且数据提取方便，可取成虫、卵、各阶段幼虫进行DNA提取、原合成(数据)DNA的PCR扩增、复原数字与碱基对之间密码转换，而获得原始存储数据。

为此，本发明利用秀丽隐杆线虫提供了一种数据存储方法，其通过将待存储的数据编译为对应碱基密码，PCR扩增合成碱基(数据DNA)序列，然后将数据DNA导入到虫体细胞内，同时可以监测导入数据DNA效果，保存虫体实现数据的保存本发明所提供的方法能最大程度的保证数据存储信息的准确、便捷、安全、长久。在需要这些数据时，只需要从秀丽隐杆线虫虫体内提取DNA，PCR扩增转译碱基序列为二进制或四进制密码，获得原始保存数据即可。