[發明專利]使用核酸用于可檢索信息儲存的方法

在審

• 申請號: 201680052866.4
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN108026557A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: G·M·丘奇
• 申請（專利權）人: 哈佛學院董事及會員團體
• 主分類號: C12P19/34
• 分類號: C12P19/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 余穎;陳揚揚

本文提供了一種使用如核苷酸的單體儲存信息的方法，其包括將一種格式的信息轉換成比特流的多個比特序列，其各自具有相應的比特條碼，使用每個編碼的堿基一個比特將所述多個比特序列轉換成多個相應的寡核苷酸序列，在具有多個反應位置的基材上合成多個相應的寡核苷酸序列，并且將合成的多個相應的寡核苷酸序列儲存。

技術領域

本發明主要涉及使用單體(如核苷酸)作為二進制比特信息以使用單體(如核苷酸)的序列形成聚合物來編碼信息的方法。以這種方式，單體(如核苷酸)的序列可以被用于儲存信息，如文本或圖像或聲音。

背景技術

DNA被認為是信息儲存的介質。參見Bancroft等,Science 293,1763-1765(2001)。同樣參見，Davis,Art Journal 55,70-74(1996)；Gustafsson,Nature 458,703(2009)以及Gibson,Science 329,52-56(2010)；US 2003/0228611和WO2014/014991。同樣參見US2010/0099080和WO2014/014991。

發明內容

本公開的實施方式是關于使用包括單體的一個或多個聚合物序列作為信息儲存介質的方法。本公開的某些實施方式是關于使用包括核苷酸的一個或多個核酸序列作為信息儲存介質的方法。信息在自然界中最小、最準確的復制比特——堿基對本身編碼。常見核苷酸包括：腺嘌呤(“A”)、胞嘧啶(“C”)、鳥嘌呤(“G”)和胸腺嘧啶(“T”)。根據某些方面，可以使用尿嘧啶(“U”)代替或者補充胸腺嘧啶。也考慮本領域技術人員熟知的其它堿基對，如6堿基的3堿基對和12堿基的6堿基對。還可以使用核酸形成多肽，其編碼與本文所述核苷酸類似的信息。

本公開的方面是關于這樣的方法，其使用下一代測序和合成技術穩定、大規模讀取和寫入數字信息。根據一個方面，將文本和/或圖像，和/或聲音轉換成連續的比特，如兆比特。根據一個方面，將文本和/或圖像，和/或聲音轉換成包括比特流的兆比特。然后將兆比特編碼成寡聚物，如寡核苷酸。設計如寡核苷酸序列的寡聚物序列，然后將其合成。例如，設計寡核苷酸序列，然后使用酶促寡核苷酸合成反應將其合成，其中將酶和核苷酸在適當的反應條件下置于基材上的所需位點，并且核苷酸共價結合連接支持物的存在的核苷酸。寡核苷酸序列可以使用聚合酶(如易錯聚合酶)在這樣的條件下合成，所述條件中試劑在一段時間內位于基材的某個位置并且在這樣的條件下使得添加單個核苷酸的可能性最大化。考慮到核苷酸添加的反應動力學，也可以在所需時間使用合適的洗滌以將試劑從所述位置去除，從而使得超過一種的核苷酸添加最小化。根據此方面，可以在合適的反應條件下將試劑以液體脈沖添加到基材上的某個位置，并且限定核苷酸能用于添加的時間，例如，在存在聚合酶的情況下。相似地，洗滌也可以液體脈沖添加到某個位置，以將試劑從該位置去除。

根據一個方面，寡聚物(如寡聚核苷酸)包括數據塊(data block)序列。根據一個方面，寡聚物(如寡聚核苷酸)包括在比特流中指定數據塊位置的地址序列(addresssequence)(如條碼序列(barcode sequence))。根據一個方面，寡核苷酸包括位于寡核苷酸各末端用于擴增和測序的側接共同序列(flanking common sequence)。根據一個方面，寡核苷酸包括一個或多個或所有數據塊序列，在比特流中指定數據塊位置的地址序列(如條碼序列)，以及位于寡核苷酸各末端用于擴增和測序的側接共同序列。

根據本公開的一個方面，每個堿基編碼一個比特。根據該方面，可以多種方式編碼單個信息，即，A或C對應0、G或T對應數字1。設想了其它組合，如A或G對應0、C或T對應1，或A或T對應0、G或C對應數字1。如本文所討論考慮了其它組合。根據一個方面，將比特流分成編址的數據塊(addressed data block)。根據該方面，建立數據塊庫，其表示記錄的信息。以這種方式，不在需要以其全長表示記錄的信息的單個長核酸序列或相對長的核酸序列。