Twist Bioscience 提供歌曲编入 DNA 服务,价格是 10 万美元

2018-04-17 序说
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价格虽然不菲,然而 Twist Bioscience 认为在基因中储存数据有望成为下一个大热门。

艾米莉•勒普罗斯特(Emily Leproust)是 Twist Bioscience 的联合创始人兼首席执行官。这家成立仅五年的公司据估计已经成为世界上最大的合成 DNA 链(又称合成基因)供应商。在她的办公室,有一些奇特的胶囊。据她介绍:“这一粒胶囊中的 DNA 可以存储相当于整个 Facebook 数据中心的数据”。

定制基因既是合成生物学的原材料,也是所有生物科技药物、食品和香氛的起点。胶囊中的 DNA 代表着一个全新的市场——很可能还是一个庞大的市场——由 DNA 制造的存储驱动。

“我们是 DNA 编写领域的领军企业,”勒普罗斯特用带着法国母语的口音威严地说。“而且我们想要保持领先地位。”

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该公司的应用生物系统模型 394DNA 合成器,一天可以制作 4 条短 DNA 链。如今 Twist 公司单日就可以制作 300 万条 DNA 链。

其核心设备位于玻璃橱窗中,很像一个随意组装的喷墨打印机,线路板和喷嘴暴露在外面,指向明信片大小的黑硅晶片。随着机器启动,小型水槽挤出小滴的腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶——即组成 DNA 的 A,C,G,T,进入纳米级的微型孔隙中,单个孔隙的直径仅为头发粗细。

多亏了这个装置,Twist 成为了生产廉价工程 DNA 的核心企业,单个 DNA 碱基售价仅为 7 至 9 美分。

“她做到了我们(过去)十年来一直梦想做到的事情——将成本降低一个数量级,”行业联盟 SynBioBeta 的创始人约翰•坎伯(John Cumbers)说。

制作元件

公司首席执行官勒普罗斯特将自己的公司比作英特尔,称公司是将基因领域的“二极管”贩售给他人,供其在新领域寻找可盈利的应用。“我问客户‘你们是想法更多还是钱更多?’”她说,“我们在降低价格的时候,他们不会就此收手,而是购入更多的 DNA 。”

更为廉价的 DNA 意味着更大规模的试验。去年 10 月,Twist 与波士顿生物工厂 Ginkgo Bioworks 公司签署了订单,承诺为其提供 10 亿个工程 DNA 碱基对——创造了该行业历史上最大的供货协议。

Ginkgo 将 Twist 的基因导入到酵母或其他菌种中,利用工厂化的方式寻找新酶。其他科学家则希望 DNA 能够廉价到可以让他们负担得起构建整个基因组,甚至是人类基因组的水平。

Twist 的创新打造了一个极富挑战的市场,行业内部人士说,DNA 价格下降的很快,而需求涨幅没那么大。2017 年 1 月,剑桥市的 DNA 合成公司 Gen9 签下大单后仅六个月就被拆分出售,艰难的经济形势为其解决掉了一个竞争对手。

“对于这些工具究竟能干什么,大家还是缺乏理解,”剑桥市 Flagship Pioneering 公司的合伙人大卫•贝瑞(David Berry)说。“与此同时,其本质仍是商品竞争。”

在 DNA 中存储数据

这就滋生了每年 300 亿美元的数据存储市场。研究机构国际数据公司预测,截至 2015 年,全世界将会产生 163 ZB 的数字数据,可使 1.2 万亿台苹果手机产生“内存不足”的警报。

或许我们可将数据编入 DNA 中而无须将其存储在磁带上——将每个字节的数据都翻译成基因,然后需要读取的时候再对其进行测序。

作为数据存储媒介,DNA 的存储密度非常高。理论上来说,全球现存的所有数据都可以存储在勒普罗斯特展示银色晶片的那个普通会议室中。“对于想要长时间保存的归档资料,没有比这更好的方法了,”华盛顿大学的计算机专家路易斯•塞兹(Luis Ceze)。

从 2016 年起,Twist 已经向微软研究所提供了两千万条定制 DNA 链,目前微软研究所正与塞兹共同致力于 DNA 存储的盈利化运营。该团队已经对蒙特勒爵士音乐节的音乐视频和音频、世界人权宣言等其他文件进行了编码。

今年 2 月,该团队取得了另一里程碑式的成就,并在《自然•生物技术》发表的文章中进行了介绍。文章称他们可以从 DNA 存储的 200 多兆字节数据中零误差地恢复了单个数据文件。如果 DNA 想要成为商用存储介质,那么“随机存取”则是必备功能。

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同时,DNA 价格仍需继续大幅降低。勒普罗斯特表示道,Twist 已经向客户推出了价值 10 万美元的 12 MB 数据 DNA 存储方案,她同时也强调了这个问题。

勒普罗斯特认为情况不会一成不变,因为她有改进技术方案的计划。“再过几年,存储数据就用不了 10 万美元了,”她说,“价格会降到 10 美分。”

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    Twist Bioscience, a company accelerating science and innovation through rapid, high-quality DNA synthesis on silicon.

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