Forschungsteam der ETH Zürich in der Schweiz der erste biosynthetische Dual-Core-Prozessor in einer menschlichen Zelle. Dazu nutzten sie die in der Gentechnik weit verbreitete CRISPR-Cas9-Methode, bei der Cas9-Proteine durch kontrollierte und sozusagen programmierte Aktionen fremde DNA verändern, sich merken oder überprüfen. Und da Aktionen programmiert werden können, warum nicht die CRISPR-Methode so modifizieren, dass sie ähnlich wie digitale Tore funktioniert?
Schweizer Wissenschaftlern unter der Leitung von Projektleiter Professor Martin Fussenegger gelang es, zwei CRISPR-DNA-Sequenzen von zwei verschiedenen Bakterien in eine menschliche Zelle einzufügen. Unter dem Einfluss des Cas9-Proteins und abhängig von den der Zelle zugeführten RNA-Ketten produzierte jede der Sequenzen ihr eigenes, einzigartiges Protein. So kam es zur sogenannten kontrollierten Expression von Genen, bei der auf der Grundlage der in der DNA aufgezeichneten Informationen ein neues Produkt entsteht – Protein oder RNA. In Analogie zu digitalen Netzwerken lässt sich das von Schweizer Wissenschaftlern entwickelte Verfahren als logischer Halbaddierer mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen darstellen. Das Ausgangssignal (Proteinvariante) hängt von zwei Eingangssignalen ab.
Biologische Prozesse in lebenden Zellen sind in ihrer Arbeitsgeschwindigkeit nicht mit digitalen Rechenschaltungen zu vergleichen. Aber Zellen können mit dem höchsten Grad an Parallelität arbeiten und bis zu 100 Moleküle gleichzeitig verarbeiten. Stellen Sie sich lebendes Gewebe mit Millionen von Dual-Core-„Prozessoren“ vor. Selbst nach modernen Maßstäben kann ein solcher Computer eine beeindruckende Leistung erbringen. Aber selbst wenn wir die Entwicklung „aufrechter“ Supercomputer außer Acht lassen, können in den menschlichen Körper eingebaute künstliche Logikblöcke bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten, einschließlich Krebs, helfen.
Solche Blöcke können biologische Informationen im menschlichen Körper als Input verarbeiten und sowohl diagnostische Signale als auch pharmakologische Sequenzen erzeugen. Wenn beispielsweise der Prozess der Metastasierung beginnt, könnten künstliche logische Schaltkreise beginnen, Enzyme zu produzieren, die Krebs unterdrücken. Es gibt viele Anwendungen für dieses Phänomen und seine Umsetzung kann einen Menschen und die Welt verändern.
Source: 3dnews.ru