5月2日，南边科技年夜学深港微电子学院李毅副传授课题组于DNA信息存储与隐私通讯范畴取患上主要进展，于国际顶尖学术期刊《天然·通信》（Nature Co妹妹unications）上发表了题为 “De novo non-canonical nanopore basecalling enables private co妹妹unication using heavily-modified DNA data at single-molecule level”的研究论文。（https://www.nature.com/articles/s41467-025-59357-2）

跟着信息技能飞速成长，数据安全与隐私掩护面对日趋严重的挑战。DNA作为一种极具潜力的信息存储介质，因其高密度、长命命的特色备受存眷。然而，怎样使用DNA举行安全的信息传输，避免信息被容易窃取，是一个要害科学问题。传统的DNA测序技能及碱基辨认器（Basecaller）重要针对于自然DNA设计，对于在颠末化学润色的DNA（可用在隐蔽信息）往往没法正确读取，这为基在DNA的隐私通讯提供了思绪，但也带来了信息解密的巨年夜挑战，拦阻了其运用。

针对于这一挑战，李毅课题组立异性地提出了一种基在纳米孔测序及深度进修的框架——DeepSME。该框架可以或许对于颠末重度化学润色（例如，利用5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）替代所有自然胞嘧啶C碱基）的DNA举行“重新构建”（de novo）碱基辨认器。这类非自然的化学润色会严峻滋扰传统碱基辨认器的判读，致使信息读取掉败，从而有用“隐蔽”信息，掩护通讯隐私。而DeepSME则犹如专门匹配的“密钥”，可以或许精准解密这些被隐蔽的份子信息，实现DNA层面的高私密性、高安全性通讯。

图1：基在化学润色DNA及DeepSME的私密通讯示用意

图2：DeepSME练习流程概览和其机能评估

研究团队开发了一种立异的三阶段、无需切确序列比对于（alignment-free）的练习流程来构建DeepSME（图2a-b）。该要领从零最先天生k-mer（DNA小引列片断）字典，降服了润色DNA缺少对于齐手腕及现有模子的难题。终极练习获得的DeepSME碱基辨认器于精度（Precision）及召回率（Recall）上均跨越92%（图2f），解码综合机能指标（F1分数）到达86.4%，显著优在当前所有最优的贸易或者开源碱基辨认器（图3f）。

图3：DeepSME乐成解密隐蔽于润色DNA中的文本信息

试验成果注解，共同本课题组开发复合对于冲DNA编码方案（Composite Hedges Nanopores，https://www.nature.com/articles/s41467-024-53455-3）的DeepSME可以或许乐成解密隐蔽于彻底5hmC润色DNA中的文本及图象文件。如图3所示，对于在不知情的第三方（Eve），利用现有的贸易或者开源碱基辨认器险些没法恢复任何有用信息。而对于在拥有DeepSME“密钥”的吸收方（Bob），于仅需16倍测序深度下，便可高效并正确地恢复全数原始文本信息（图3b）。这一成果有力证实了DeepSME框架于DNA私密通讯中的可行性及优胜性。

该研究不仅为DNA数据存储及传输提供了一种新奇、高效的隐私掩护方案，也展示了深度进修于解读繁杂生物份子旌旗灯号方面的强盛潜力。DeepSME框架具备无需比对于、可定制、练习高效、计较资源要求相对于适中等长处，将来有望运用在更广泛的生物工程、信息安全、防伪溯源和精准医疗范畴。

南边科技年夜学为论文第一单元，深港微电子学院硕士研究生樊青远为第一作者，深港微电子学院李毅副传授为独一通信作者。该研究事情获得了国度重点研发规划、国度天然科学基金、广东省基础与运用基础研究基金、深圳市科技立异委员会基础研究项目以和南边科技年夜学科学与工程计较中央等单元的撑持。