DNA als duurzame harde schijf

Een miljoen filmkopieën encoderen in kunstmatig dna en bewaren in een duimgrote reageerbuis. Het klinkt futuristisch, maar het is wetenschappers van het Franse filmbedrijf Technicolor gelukt. Microsoft is bezig met een vergelijkbaar project. Data-opslag op dna is booming. Dat is niet zo vreemd, want in potentie is dna de harde schijf van de toekomst. Toch zal het nog wel even duren voordat het grote publiek foto’s en andere data op dna op kan slaan.

 ‘Zo ziet de toekomst van de film- en data-archivering eruit.’, zei Jean Bolot vorige week woensdag in Los Angeles, terwijl hij de reageerbuis met daarop een miljoen kopieën van de Franse film ‘La voyage dans la lune’ uit 1902 triomfantelijk in de lucht stak. De archivering van films, die per filmstudio makkelijk enkele vierkante kilometers aan opslagruimte in beslag kan nemen, zal volgens Bolot in de nabije toekomst passen in een capsule ter grootte van een Lego-steentje. Allerminst science-fiction, zo stelt Lude Franken, die zich als hoofddocent aan het UMC Groningen met dna-onderzoek bezighoudt.

‘Het is al enige jaren bekend dat het mogelijk is om kunstmatig gecreëerde dna te gebruiken voor data opslag. Nu is het ook gelukt een groot aantal films te encoderen, dat is natuurlijk fascinerend.’ Kunstmatig dna is gemaakt van dezelfde moleculen als zijn natuurlijke tegenhanger. Die moleculen worden wereldwijd nagemaakt in laboratoria. Ook in Nederlandse labaratoria, waaronder die van Groningen, wordt gewerkt met kunstmatig gegenereerde dna. ‘Kunstmatige dna is gewoon te bestellen bij gespecialiseerde bedrijven’, aldus Franke.

Mogelijkheden

Op dna kan uitstekend informatie worden opgeslagen. ‘Een computer werkt met binaire code, een reeks bouwstenen die bestaat uit nullen en enen. Bij dna bestaan deze bouwstenen uit zogeheten nucleobasen, waarvan vier types bestaan die worden afgekort met C, G, A en T. Zo verdubbelt de informatie die je per bit kwijt kan, want in plaats van twee cijfers heb je bij dna vier letters per bouwsteen. In één individuele cel kan je ongeveer de informatie kwijt die op een CD’tje past. Voor een DVD heb je zeven cellen nodig. Het is de kleinst mogelijke vorm om informatie in op te slaan, kleiner zal het in de toekomst niet snel worden.’

Bovendien is dna een zeer stabiel opslagmedium. ‘Usb-sticks, CD’s en DVD’s zijn allemaal magnetisch, magnetische velden veranderen na verloop van tijd en dan raakt de informatie beschadigd. Terwijl we uit de overblijfselen van mammoeten en neanderthalers nog dna kunnen aflezen, zo lang blijft het goed. Dna is een veel duurzamere harde schijf.’

Moeilijkheden

Toch is volgens Franke ‘een reality-check op z’n plaats.’ De uitdaging zit namelijk niet zozeer in het opslaan van informatie, maar in het weer teruglezen ervan. ‘Het encoderen van informatie is al niet goedkoop, de kosten van het decoderen liggen vele malen hoger. Dat gaat niet zomaar met een microscoop, daar is apparatuur voor nodig die tonnen kost. Daar bovenop komen nog de kostbare chemicaliën die nodig zijn om de informatie te kunnen lezen.’ Franke wordt bijgevallen door collega Edwin Cuppen, hoogleraar Humane Genetica aan het UMC Utrecht. ‘Het is op dit moment nog erg lastig – en dus duur – om informatie via dna te coderen en encoderen. Het is daarom niet mogelijk om deze techniek routinematig te implementeren.’

Franke noemt het eigen onderzoek als voorbeeld. ‘Veel ziektes worden erfelijk bepaald. Voor onderzoek naar zulke ziektes zou je het liefst het dna van alle Nederlanders willen bekijken. Maar op dit moment kost het nog vijftienhonderd euro om het dna van één individu af te lezen. Die prijs moet zo snel mogelijk omlaag om het medisch toepasbaar te maken, want het aantal patiënten met detecteerbare erfelijke ziekten ligt ontzettend hoog en groeit alleen maar. Voor onderzoek naar een groep van 150.000 mensen zal je al meer dan tweehonderd miljoen euro kwijt zijn. Dat geld is er gewoon niet.’

Geen gejuich

En dat terwijl de prijs van het encoderen en decoderen van dna nu al vele malen lager ligt dan in het verleden. Franke: ‘Vijftien jaar geleden kostte het aflezen van een genoom nog een miljard euro, nu vijftienhonderd euro. Het tempo waarin de prijs omlaag gaat neemt alleen wel snel af. Maar over vijf a tien jaar zou je kunnen denken aan tweehonderd, misschien honderd euro voor het uitlezen van het dna van een mens. Dat is nog steeds veel te duur om op brede schaal in te zetten. Ook voor films, want voor een film op DVD-kwaliteit ben je dus alweer zeven keer zoveel kwijt.’

De jubelstemming in het buitenland verbaast Franke weinig: ‘Ze presenteren het met veel bombarie omdat ze weten dat het bij het grote publiek indrukwekkend klinkt. Het is wel een prestatie, maar het wekt vooral de aandacht, zo simpel is het.’ Ook Cuppen is sceptisch. ‘Het is een mooie stap, maar het is nog te vroeg om te juichen. Er zal nog een hoop moeten gebeuren voordat DNA-dataopslag op grote schaal kan worden ingezet.’ De dna-cloud is dus nog ver weg, benadrukken beide heren. ‘Ik denk dat niemand van ons die nog mee gaat maken’, benadrukt Franke.