隨著數據存儲需求進入“澤字節時代”（1澤字節約等于1萬億GB），DNA因其環境友好、穩定性高和存儲密度大等特點，被視為極具潛力的存儲介質之一。然而，DNA數據存儲的實際應用仍面臨合成過程中的技術瓶頸，尤其是在采用高擴展性、低成本的合成方法（如電化學合成）時，往往伴隨較高的核苷酸錯誤率與合成不均勻性問題，嚴重影響數據讀寫的可靠性。
近日，天津大學應用數學中心與合成生物學國家重點實驗室教授吳華明團隊在國際期刊《自然·通訊》上發表研究成果。該團隊提出了一種名為StairLoop的DNA存儲框架，旨在提升DNA存儲系統在高錯誤率合成環境下的數據恢復性能。
階梯形交織的編碼結構 天津大學供圖
該研究通過設計階梯式交織結構與迭代式軟判決解碼機制，在不依賴復雜多序列比對的前提下，實現了對插入、刪除及替換等典型合成錯誤的有效校正。該方案還具備并行解碼能力，有助于提升大規模數據檢索的效率。
基于該存儲框架，研究團隊成功將代表早期人類文明的甲骨文圖像應用電化學DNA合成法寫入DNA中。實驗數據顯示，盡管部分合成區塊的核苷酸錯誤率超過6%、序列丟失率超過30%，StairLoop仍能準確解碼并完整復原原始圖像。這一成果證實了該方案能夠有效應對高錯誤率合成環境下的數據存儲挑戰，為推進電化學合成等高通量技術的實際應用提供了技術支撐，對DNA存儲技術從實驗室向產業化過渡具有積極意義。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64230-3
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