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Diese Firma kann Ihren Lieblingssong in DNA kodieren – für 100.000 Dollar
Es ist nicht billig. Aber Twist Bioscience glaubt, dass das Speichern von Daten in Genen das nächste große Ding sein könnte. 6. April 2018
Twist Biowissenschaften
In ihrem Büro mit Blick auf das Viertel Mission Bay in San Francisco beugte sich Emily Leproust vor und zeigte mir eine silberne Raute, die kaum so groß wie eine Tablette war.
Diese eine DNA-Kapsel speichert so viele Daten wie ein ganzes Facebook-Rechenzentrum, sagte sie.
Leproust ist Mitbegründer und CEO von Twist Bioscience, einem fünf Jahre alten Startup, das nach einigen Schätzungen der weltweit größte Anbieter von hergestellten DNA-Strängen oder synthetischen Genen ist.
Maßgeschneiderte Gene sind das Rohmaterial der synthetischen Biologie und der Ausgangspunkt jedes biotechnologischen Arzneimittels, Lebensmittels oder Dufts. Die DNA in der Kapsel repräsentiert einen neuen Markt – möglicherweise einen riesigen – für Speicherlaufwerke aus DNA.
Wir sind führend im DNA-Schreiben, sagte Leproust mit gebieterischer Stimme, die den Akzent ihres Heimatlandes Frankreich trug. Und wir wollen Marktführer bleiben.
Als Leproust mich durch einen Vorhang in einen Produktionsraum führte, kamen wir an einem DNA-Synthesizer Modell 394 von Applied Biosystems (Stand der Technik 1991) vorbei. Es könnte an einem Tag vier kurze DNA-Stränge erzeugen, sagte sie mir. Heute stellt Twist täglich drei Millionen Stränge her.
Emily Leproust, Mitbegründerin und CEO von Twist Bioscience. Twist Biowissenschaften
Um eine Ecke trafen wir auf die Technologie von Twist. Eingehüllt in Glas ähnelt es einem zusammengehackten Tintenstrahldrucker mit freiliegenden Leiterplatten und Düsen, die auf einen postkartengroßen Wafer aus schwarzem Silizium gerichtet sind. Als die Maschine in Betrieb ging, drückten kleine Tanks Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin – das A, C, G und T der DNA – in 9.600 Nanovertiefungen, jede so breit wie eine Haarsträhne.
Dank dieses Geräts ist Twist ein wichtiger Akteur im Rennen um die Herstellung von DNA billiger und verkauft es für sieben bis neun Cent pro DNA-Buchstaben.
Sie ist in der Lage, das zu tun, wovon alle seit 10 Jahren träumen – die Kosten um eine Größenordnung zu senken, sagt John Cumbers, Gründer des Branchennetzwerks SynBioBeta.
Teile herstellen
Leproust promovierte in organischer Chemie in Texas und landete dann bei Agilent Technologies. Diese Firma beschuldigte sie später, die Technologie hinter Twist gestohlen zu haben. Ihre Anwälte sagen, die Klage sei unbegründet und ein Versuch, ihren Erfolg zu ersticken und zu schmälern, zu dem auch die Beschaffung von 259 Millionen US-Dollar von Investoren gehört.
Die CEO vergleicht ihr Unternehmen mit Intel und sagt, es verkaufe das genetische Äquivalent von Transistoren an andere, die sie für neue und profitable Anwendungen verwenden. Ich frage meine Kunden: „Hast du mehr Ideen oder mehr Geld?“, sagt sie. Wenn wir unseren Preis senken, sparen sie die Differenz nicht. Sie kaufen mehr DNA.
Billigere DNA bedeutet ehrgeizigere Experimente. Im vergangenen Oktober unterzeichnete Twist einen Vertrag über die Lieferung von einer Milliarde Basenpaaren hergestellter DNA an die Bostoner Bio-Gießerei Ginkgo Bioworks – die größte Liefervereinbarung in der Geschichte der Branche.
Ginkgo fügt Hefe oder Bakterien die Gene von Twist hinzu, um neue Enzyme zu identifizieren. Andere Wissenschaftler hoffen, dass DNA so billig wird, dass sie es sich leisten können, ganze Genome zu konstruieren, sogar menschliche.
Die Innovationen von Twist haben dazu beigetragen, einen herausfordernden Markt zu schaffen, auf dem laut Brancheninsidern die Preise für DNA schneller fallen als die Nachfrage steigt. Im Januar 2017 forderte die harte Wirtschaft einen Konkurrenten, als das in Cambridge ansässige Unternehmen für synthetische DNA, Gen9, nur sechs Monate nach der Unterzeichnung seines eigenen großen Liefervertrags für Teile verkauft wurde.
Es fehle noch an Verständnis dafür, was diese Tools leisten können, sagt David Berry, Partner bei Flagship Pioneering in Cambridge. In der Zwischenzeit ist es ein Rohstoffwettlauf nach unten.
Speicherung von Daten in DNA
Hier kommt der 30-Milliarden-Dollar-Datenspeichermarkt ins Spiel. Die Forschungsgruppe IDC prognostiziert, dass die Welt bis 2025 163 Zettabyte an digitalen Daten erstellen wird, genug, um auf 1,2 Billionen iPhones Speicher-Voll-Warnungen auszulösen.
Anstatt diese Daten auf Magnetbändern zu archivieren, ist es möglicherweise möglich, sie in DNA zu kodieren – jedes Bit wird in Gene übersetzt, die sequenziert werden, wenn die Daten abgerufen werden müssen.
Als Datenträger ist die DNA unglaublich dicht. Theoretisch könnten alle existierenden Daten in den langweiligen Konferenzraum passen, in dem Leproust mir die Silberpille zeigte. Für Archivdaten, die Sie lange aufbewahren möchten, gibt es nichts Besseres, sagt Luis Ceze, Informatiker an der University of Washington.
Seit 2016 hat Twist 20 Millionen individuell codierte DNA-Stränge an Microsoft Research geliefert und arbeitet nun mit Ceze zusammen, um die DNA-Speicherung zu einem Geschäft zu machen. Das Team hat unter anderem bereits Musikvideos, Songs vom Montreux Jazz Festival und die Allgemeine Erklärung der Menschenrechte kodiert.
Diesen Februar erreichte die Gruppe einen weiteren Meilenstein, wie in einem in veröffentlichten Artikel gezeigt wird Naturbiotechnologie dass sie einzelne Datendateien fehlerfrei aus über 200 Megabyte an in DNA gespeicherten Daten wiederherstellen könnten. Ein solcher wahlfreier Zugriff ist notwendig, wenn DNA als kommerzielles Speichermedium dienen soll.
Aber DNA muss auch viel, viel billiger werden. Leproust unterstreicht diese Tatsache, als sie mir erzählt, dass Twist Kunden die Möglichkeit bietet, 12 Megabyte an Daten in DNA zu speichern, für nur 100.000 Dollar.
Leproust sagt, dass das nicht immer der Fall sein wird – nicht, wenn ihre Pläne zur Verbesserung der Technologie aufgehen. In ein paar Jahren wird es keine 100.000 Dollar kosten, diese Daten zu speichern, sagt sie. Es werden 10 Cent sein.