Onderzoekers van het Courant Institute of Mathematical Sciences van de New York University hebben een methode geschetst voor het opslaan van programma's in DNA die nanocomputing vereenvoudigt - berekeningen op moleculair niveau. Co-auteur van Jessie Chang en Dennis Shasha, Opgeslagen geklokte programma's in DNA:een vereenvoudigend raamwerk voor nanocomputing (Morgan en Claypool) beschrijft hoe miljoenen DNA-programma's kunnen worden gebouwd waaruit instructies één voor één synchroon uit elk programma kunnen worden verwijderd.

De motivatie voor dit werk is vergelijkbaar met die voor opgeslagen programma's op uw laptop. Voordat computers, er waren mechanische rekenmachines waarin individuen volgens een procedure sleutels zouden inslaan en er zou uiteindelijk een nummer verschijnen. Toen rekenmachines sneller werden, het werd duidelijk dat het ponsproces moest worden verbeterd, niet het rekentempo. Om dit te doen, de eerste computerontwerpers sloegen de programma's met "pons"-instructies op in machines zodat ze zelfstandig konden draaien. Nadat deze instructies zijn opgeslagen, de hele berekening zou kunnen draaien op de snelheid van de machine.

Opgeslagen geklokte programma's in DNA bieden een manier om hetzelfde te doen voor DNA-computing. Terwijl computers vertrouwen op gegevens die zijn opgeslagen in reeksen van nullen en enen, DNA - de bouwstenen van het leven - slaat informatie op in de moleculen ("basen") die worden weergegeven door A, T, C, en G. Twee enkele DNA-strengen zullen binden als elke A in de ene streng is uitgelijnd met elke T in de andere en op dezelfde manier voor de C's en G's. Als slechts enkele basen van streng s1 zijn uitgelijnd met hun favoriete partners in s2, dan zal een andere streng s3 met een betere uitlijning s1 uit de weg duwen. Dit fenomeen van "verplaatsing" stelt onderzoekers in staat om DNA-sculpturen en nanorobots te maken. Echter, zoals draagbare rekenmachines, DNA-computing vertrouwt momenteel op het gieten van reageerbuizen met DNA in een grotere reageerbuis met DNA, belemmert de snelheid en maakt het gebruik delicaat.

In hun boek, Shasha en Chang bieden een methode aan om DNA-instructies op te slaan in een chemische oplossing op een manier die het berekeningsproces mogelijk maakt volgens een wereldwijde klok die bestaat uit speciale DNA-strengen die 'tick' en 'tock' worden genoemd. Elke keer dat een "tik" en "tik" een DNA-buisje binnenkomen, wordt een instructiestreng vrijgegeven uit een instructiestapel. Dit is vergelijkbaar met de manier waarop een klokcyclus in een elektronische computer ervoor zorgt dat een nieuwe instructie een verwerkingseenheid binnengaat. Zolang er strengen op de stapel liggen, de volgende cyclus zal een nieuwe instructiestreng vrijgeven. Ongeacht de daadwerkelijke streng of component die bij een bepaalde klokstap moet worden vrijgegeven, de strengen "tick" en "tock" blijven hetzelfde - in feite, dienen als een geautomatiseerd invoerapparaat en het wegwerken van handmatige gegevensinvoer.

Aidan Daly, een Harvard-student op een zomerstage aan de NYU, werkte met Shasha en Chang om hun bouwproces te testen in het laboratorium van NYU Chemistry Professor Nadrian Seeman, die het gebied van DNA-nanotechnologie heeft opgericht en ontwikkeld. Met de creaties van Seeman - variërend van driedimensionale DNA-structuren tot een DNA-assemblagelijn - kan hij met enige precisie stukjes rangschikken en specifieke moleculen vormen op nanoschaal, vergelijkbaar met de manier waarop een robot-autofabriek kan worden verteld wat voor soort auto hij moet maken.