[发明专利]允许快速和永久擦除的基于杂交的DNA信息存储

说明书

本文提供了用于以允许快速和永久擦除信息的方式在DNA分子中编码信息的方法。同样地，还提供了擦除此类信息的方法。本文还提供了如此编码信息的组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月23日提交的美国临时申请号62/675,362的优先权权益，该美国临时申请的全文以引用方式并入本文。

关于联邦政府赞助的研究的声明

本发明是在美国国立卫生研究院授予的政府拨款号R01 HG008752的支持下完成的。政府对本发明享有某些权利。

序列表的参考

本申请包含序列表，该序列表已通过EFS-W_EB以ASCII格式提交，并且以全文引用的方式并入本文中。所述ASCII副本创建于2019年5月15 日，命名为RICEP0045WO_ST25._TXT，大小为6.1KB。

技术领域

本文提供了编码、复制、擦除和解码DNA分子中的信息的方法。还提供了包含其序列编码这种信息的DNA分子的组合物。

背景技术

随着现代数据存储需求呈指数级增长，由于传统的硅基材料达到制造的量子力学极限，因此需要新的高密度信息存储介质。此外，必须可靠地存档以进行长期存储和检索的非常重要的信息，需要可靠的存储方法，这些方法不需要常规复制即可保持信息的完整性；例如，磁带信息存储必须每10年“重写”一次。

DNA分子中的信息存储是满足以上两个需求的新兴解决方案：DNA 信息高度密集，并且化学半衰期非常长，据某些估计超过500年。此外，高通量DNA合成和DNA测序的最新进展表明，在5-10年的时间范围内，DNA可能与其他信息存储介质相比在经济上具有竞争力。由于这些原因，许多最新的出版物已经描述并证明了用于证明利用DNA进行信息存储的概念验证实验。

在当今世界，数据隐私和安全性日益引起人们的关注，敏感数据涵盖了患者的病史、保密的公司文档以及政府和军事机密。为了促进对机密信息的适当保护，存储在介质中的信息必须能够快速和永久地擦除。但是，当今所有常见的数据存储方法都难以永久擦除。例如，对硬盘驱动器进行消磁或物理破坏通常是不完整的，并且仍可以通过专门的努力来恢复信息。原则上，信息编码的DNA序列同样可以通过漂白或酸处理擦除，但可能需要较长的反应时间和严格的混合以确保完全破坏信息。因此，需要用于在DNA中编码信息以允许快速和永久擦除的方法。

发明内容

本文提供了编码、复制、擦除和解码DNA分子中的信息的方法。与计算机文件的标准信息存储方法(例如，固态硬盘、磁带)和其他基于 DNA的信息存储方法不同，所描述的方法允许快速和永久擦除信息。对于高度敏感或保密信息(包括军事文件、机密的法院记录和HIPAA保护的患者病历)，这预计具有重要价值。

在一个实施例中，提供了包含DNA分子群体的组合物，其中所述群体包含真信息DNA分子、假混淆DNA分子和真标记DNA寡核苷酸，其中所述真信息DNA分子和所述假混淆DNA分子各自包含与所述真标记 DNA寡核苷酸的序列的一部分互补的第一序列，其中所述真信息DNA分子的第一序列与所述真标记DNA寡核苷酸杂交，其中所述假混淆DNA分子的第一序列不与所述真标记DNA寡核苷酸杂交，其中所述真信息DNA 分子和所述假混淆DNA分子各自包含地址区域，其中每个真信息DNA分子的所述地址区域在所述群体中的真信息DNA分子中是唯一的，其中每个假信息DNA分子的所述地址区域在所述群体中的假信息DNA分子中是唯一的，其中所述群体中的一个真信息DNA分子和至少一个假信息DNA分子共享相同的地址区域。