基于纳米孔测序与深度学习的单分子级DNA加密通信系统DeepSME：5hmC重修饰DNA的非经典碱基识别新范式

2025-05-06 合成生物 等2家媒体报道 科研进展

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南方科技大学团队开发了名为DeepSME的纳米孔测序框架，通过全基因组5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）修饰构建“分子密钥”，并采用三阶段训练流程开发专用碱基识别器。该系统在16x测序深度下实现了86.4% F1-score的加密信息还原，远超现有工具性能。关键技术包括设计覆盖99.93% 6-mer的质控序列库、基于CTC层的k-mer特征提取、R9.4.1纳米孔测序平台获取电流信号、模拟数据扩展k-mer词典至9-mer，以及微生物基因组验证框架泛化性。实验结果表明，通过5hmC替换，纳米孔电流信号显著偏移，导致商业碱基识别器Bonito产生80%误读率。三阶段训练体系使精确度和召回率分别提升至92.99%和92.93%。在隐藏文本和图像的测试中，DeepSME表现出色，实现100%数据恢复，而Guppy 6.0仅5.45%。该研究为DNA数据存储中的化学修饰信息快速解码提供了新范式。（摘要由动脉网AI生成）