ZAT-DNA技术通过分子层面的不可复制性实现了DNA数据的存储

《Nature Communications》：ZAT-DNA enables DNA data storage with molecular-layer non-replicability

　　

摘要

脱氧核糖核酸（DNA）在数据存储方面具有无与伦比的信息密度和持久性，但其可通过聚合酶链反应（PCR）轻松扩增，从而导致几乎无需成本的未经授权复制。我们提出了ZAT-DNA，它以标准腺嘌呤和非标准2-氨基腺嘌呤的模式来编码信息。由于DNA聚合酶无法区分腺嘌呤和2-氨基腺嘌呤，基于聚合酶的扩增过程会破坏这些模式，从而实现了由碱基配对不确定性带来的分子层面的不可复制性。我们验证了ZAT-DNA在安全密钥存储方面的有效性，证明了其能够无误地编码、存储以及高保真地通过纳米孔读取32位和64位加密密钥。ZAT-DNA通过阻止功能复制来阻止基于聚合酶的复制行为，并保护不可替代的分子代币。对于更大的数据集，我们提出了一种混合型的“Babel-DNA”架构：多个加密图像被共同编码在一个常规的DNA池中，每个图像只能通过其对应的、不可复制的ZAT-DNA密钥进行解密。这为分子访问控制、安全DNA编码数据库以及稀缺分子代币的应用提供了实用的框架。