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在全球数据信息总量呈指数级增长的背景下，各国逐渐认识到未来DNA作为存储介质的应用前景以及开发相关新技术的重要性，开始探索DNA存储技术在不同领域应用。高通量DNA合成、测序以及编码作为DNA存储技术三个主要的技术领域，成为各国政策规划布局和技术研发的重点。
一、美国 美国是全球范围内率先对DNA存储技术领域进行研发布局的国家，其多项政策规划均将DNA存储技术领域的相关布局作为一项重要组成部分。2017年3月，美国国防高级研究计划局启动分子信息学计划，旨在发现和明确分子在信息存储和处理中可以发挥的功能，同时为哈佛大学、布朗大学、伊利诺伊大学和华盛顿大学提供约1500万美元的资助，致力于研究和利用各种分子的结构特征和特性来编码和处理数据。同年5月，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF)发布“针对信息存储和检索技术的半导体合成生物学”项目指南，拨款400万美元用于探索合成生物学与半导体技术之间的协同作用，促进两大领域的新技术突破，增强信息处理和存储能力。2018年7月，美国国家科学基金会公布投入1200万美元资助包括基于DNA的可读取电子存储器、使用嵌合DNA的纳米级芯片存储系统、基于纳米孔读取的高度可扩展随机访问DNA数据存储、核酸内存等在内的8个项目进行研究。美国情报高级研究计划局2018年7月发布了分子信息存储计划，旨在开发可部署的存储技术，减少物理占用空间、功耗和成本。同年10月，在美国国家标准与技术研究院支持下，半导体合成生物学联盟制定第一版《半导体合成生物学路线图2018》，该路线图描述了包含基于DNA的大规模信息存储在内的五个技术领域的技术目标。 2019年以来，美国对DNA存储技术领域仍旧加紧布局。在2019年战略框架报告中，美国国防高级研究计划局在推动科学技术基础研究战略中明确提出重点关注基于分子信息学的新计算方法，并表示将在更广泛的领域去探索除DNA的4个基本分子以外的更多的数据编码处理新方法。2020年2月，美国国家科学基金会发布SemiSynBio-Ⅱ期的项目招标指南，将继续开发与利用结合半导体技术的新兴合成生物学以实现下一代信息存储。美国国防高级研究计划局DARPA小企业项目办公室4月发布SBIR/STTR机会招标合同，邀请提交生物医学技术领域的创新研究概念，拟研发快速、灵活地制造用于合成生物学和治疗应用的DNA分子技术，以能够快速有效地合成高精度千碱基对长度的DNA构建体。此外，佐治亚理工学院、麻省理工学院和哈佛大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室、桑迪亚国家实验室和美国陆军研究实验室2020年也获美国情报高级研究计划局资助以进行包括“写入”、测序读取等与DNA存储相关技术的研发。
二、欧盟 欧盟未明确出台与DNA存储相关的政策文件，但对DNA 存储技术领域的规划大多通过未来和新兴技术(Future and Emerging Technologies，FET)欧盟计划下的FET Open进行拨款，资助优瑞卡姆(Eurecom)、法国国家科学研究中心以及DNA合成初创公司海力克斯沃克斯(Helix-works)等开展研究。同时，FET Open下OLI-GOARCHINVE项目聚焦智能DNA存储系统的新技术研究，涉及从编码到测序解码的全领域，将为开发构建智能DNA存储系统所需的基本技术铺平道路。
三、其他国家 除美国和欧洲外，国外其他国家在DNA存储和合成生物学领域也有一定的行动和布局。在合成生物学方面，日本采取了一系列为合成生物学研究人员建立一个共同体的行动，比如2005年成立了日本细胞合成研究协会，其中胚胎科学与技术前期研究为合成生物学项目提供特殊资金等，日本将合成生物学视为其未来科学政策的重要组成部分，并力争在该领域跻身国际前列;2016年日本丰田汽车公司通过“独特的基因样本调整方法”和“下一代基因测序仪”等的成功研究，开发出了快速、低成本DNA解析新技术GRAS，并且与具有丰富DNA解析实绩的日本公益财团上总DNA研究所达成协议，准备对该技术开展进一步的验证评价; 2019年5月由16所合成生物设施机构联合发起的国际合成生物设施联盟(Global Biofoundry Alliance，GBA)在日本神户成立，旨在促进全球合成生物学相关发展等。澳大利亚联邦科学与工业研究组织表示建立包括合成生物学在内的六个未来科学平台，并为之每年投资超过5200万澳元，澳大利亚联邦科学与工业研究组织投资创建的合成生物学未来科学平台(SynBio FSP)旨在支持多领域的创新等来提高澳大利亚的竞争力。
四、中国 我国高度重视DNA存储技术领域的研发，通过对合成生物学等领域专项进行部署和资助。2018年国家重点研发计划合成生物学重点专项共有36个项目，总经费接近7.98亿元。其中专门设置了与DNA存储技术相关的项目。“高通量脱氧核糖核酸(DNA)合成创新技术及仪器研发”项目由中国人民解放军军事科学院军事医学研究院牵头，开发化学法DNA合成新技术、复杂结构序列的高效合成技术和大片段DNA高效组装技术，研制基于高通量芯片的原位组装控制系统及仪器。“使用合成DNA进行数据存储的技术研发”项目由南方科技大学牵头，上海交通大学、中国科学院长春应用化学研究所、福州大学、同济大学联合申报。项目拟开发利用合成DNA高效快速、高密度数据加密编码转码，随机读取，无损解读新方法;开发多类型数据存储DNA介质; 通过合成DNA开发快速编码，存储及数据读取的集成型软件系统。该项目旨在利用新型存储技术应对大数据的爆炸式增长，解决数据快速增长与数据有效存储和利用之间的矛盾，推动我国在DNA数据存储基础研究领域的原始创新和科学突破。2020年，中国科学院深圳先进技术研究院牵头获批7个国家科技部重点研发计划项目，获批“合成生物学”等三个重点专项中总经费8683万元，在“合成生物学”重点专项中，深圳先进院获批4个项目，其中“多方协同合成基因信息安全存取方法研究”项目主要针对DNA存储过程中多方协同操作和安全性问题提出混合加密方法和增量编码技术，进一步探究如何保障合成基因信息多方安全协同与提高 DNA 存储信息高效管理能力，实现合成基因在复杂信息存储需求场景中的存储与可靠读取。（《世界科技研究与发展》DNA存储技术国际发展态势分析）
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发表于 2021-6-1 11:27:41
