記者9月29日從天津大學獲悉，該校合成生物學研究團隊與天津市環湖醫院合作提出了一種創新的DNA信息存儲編解碼方案——“DNA Palette”。通過體外存儲實驗，該方案成功將患者疾病全周期的腦部核磁共振影像數據編碼至DNA，并無損解碼，實現影像數據的三維重建和病理診斷，為醫療數據存儲技術提供了新解決方案。該成果近日發表在《國家科學評論》上。
據介紹，腦部核磁共振檢查在臨床診斷、手術規劃及療效評估中具有重要價值，其生成的海量數據需要長期穩定地存儲。尤其對于青少年型帕金森病、癲癇和神經系統遺傳病等疾病，影像數據需要從青少年時期開始積累，并在患者整個生命周期中持續存儲和對比分析。如此大規模、長周期的數據存儲對現有技術提出了嚴峻挑戰。
DNA作為一種極具穩定性和高存儲密度的介質，在天津大學團隊合成生物學研究團隊的研究中，被驗證可以成為長期數據存儲需求的優質介質。
“‘DNA Palette’是針對腦部核磁共振數據特征而設計的創新編解碼方案，展現出極高的適配性和實用性。”團隊成員、論文第一作者閆子慧介紹說，他們將11.28兆字節的臨床腦部核磁共振影像數據編碼為約25萬條DNA序列，凈信息密度達到2.39比特每堿基。在具有壓縮效果的同時，避免了數據壓縮算法的錯誤敏感問題，在測序覆蓋度為2x和3x時，也能恢復出盡可能多的信息，并在低于大多數現有研究的平均測序覆蓋度（4.4x）下，實現了原始數據的無損恢復。
據了解，這些DNA以干粉形式穩定存儲，質量僅為3微克，可支撐超過300次依據當前技術標準的讀取操作。
這項研究是天津大學合成生物團隊在推動DNA信息存儲技術向實用化和應用化上的重要探索，將為未來醫療數據的安全、高效存儲提供新的技術路徑，加速DNA存儲技術的廣泛應用。
（天津大學供圖）
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