DNA信息存储编解码新方案解决脑部核磁海量数据存储难题

记者9月29日从天津大学获悉，该校合成生物学研究团队与天津市环湖医院合作提出了一种创新的DNA信息存储编解码方案——“DNA Palette”。通过体外存储实验，该方案成功将患者疾病全周期的脑部核磁共振影像数据编码至DNA，并无损解码，实现影像数据的三维重建和病理诊断，为医疗数据存储技术提供了新解决方案。该成果近日发表在《国家科学评论》上。

据介绍，脑部核磁共振检查在临床诊断、手术规划及疗效评估中具有重要价值，其生成的海量数据需要长期稳定地存储。尤其对于青少年型帕金森病、癫痫和神经系统遗传病等疾病，影像数据需要从青少年时期开始积累，并在患者整个生命周期中持续存储和对比分析。如此大规模、长周期的数据存储对现有技术提出了严峻挑战。

DNA作为一种极具稳定性和高存储密度的介质，在天津大学团队合成生物学研究团队的研究中，被验证可以成为长期数据存储需求的优质介质。

“‘DNA Palette’是针对脑部核磁共振数据特征而设计的创新编解码方案，展现出极高的适配性和实用性。”团队成员、论文第一作者闫子慧介绍说，他们将11.28兆字节的临床脑部核磁共振影像数据编码为约25万条DNA序列，净信息密度达到2.39比特每碱基。在具有压缩效果的同时，避免了数据压缩算法的错误敏感问题，在测序覆盖度为2x和3x时，也能恢复出尽可能多的信息，并在低于大多数现有研究的平均测序覆盖度（4.4x）下，实现了原始数据的无损恢复。

据了解，这些DNA以干粉形式稳定存储，质量仅为3微克，可支撑超过300次依据当前技术标准的读取操作。

这项研究是天津大学合成生物团队在推动DNA信息存储技术向实用化和应用化上的重要探索，将为未来医疗数据的安全、高效存储提供新的技术路径，加速DNA存储技术的广泛应用。

（天津大学供图）