Naukowcy przekształcili komórkę ludzką w dwurdzeniowy procesor biosyntetyczny

Zespół badawczy z ETH Zurich w Szwajcarii potrafili stworzyć pierwszy w historii biosyntetyczny dwurdzeniowy procesor w ludzkiej komórce. W tym celu wykorzystali szeroko stosowaną w inżynierii genetycznej metodę CRISPR-Cas9, podczas której białka Cas9 za pomocą kontrolowanych i, można rzec, zaprogramowanych działań, modyfikują, zapamiętują lub sprawdzają obce DNA. A skoro akcje można programować, to dlaczego nie zmodyfikować metody CRISPR, aby działała podobnie do bramek cyfrowych?

Szwajcarscy naukowcy pod kierunkiem kierownika projektu, profesora Martina Fusseneggera, byli w stanie wstawić dwie sekwencje DNA CRISPR z dwóch różnych bakterii do komórki ludzkiej. Pod wpływem białka Cas9 i w zależności od łańcuchów RNA dostarczonych do komórki, każda z sekwencji wytwarzała własne, unikalne białko. Doszło zatem do tzw. kontrolowanej ekspresji genów, gdy na podstawie informacji zapisanej w DNA powstaje nowy produkt – białko lub RNA. Analogicznie do sieci cyfrowych, proces opracowany przez szwajcarskich naukowców można przedstawić jako logiczny półsumator z dwoma wejściami i dwoma wyjściami. Sygnał wyjściowy (wariant białka) zależy od dwóch sygnałów wejściowych.

Procesów biologicznych zachodzących w żywych komórkach nie można porównywać z cyfrowymi obwodami obliczeniowymi pod względem szybkości działania. Jednak komórki mogą działać z najwyższym stopniem równoległości, przetwarzając do 100 000 cząsteczek jednocześnie. Wyobraź sobie żywą tkankę z milionami dwurdzeniowych „procesorów”. Taki komputer może zapewnić imponującą wydajność nawet jak na współczesne standardy. Ale nawet jeśli odłożymy na bok tworzenie „pionowych” superkomputerów, sztuczne bloki logiczne wbudowane w ludzkie ciało mogą pomóc w diagnozowaniu i leczeniu chorób, w tym nowotworów.

Bloki takie mogą przetwarzać informację biologiczną w organizmie człowieka jako dane wejściowe i generować zarówno sygnały diagnostyczne, jak i sekwencje farmakologiczne. Jeśli na przykład rozpocznie się proces przerzutów, sztuczne obwody logiczne mogą zacząć wytwarzać enzymy hamujące raka. Zastosowań tego zjawiska jest wiele, a jego realizacja może zmienić człowieka i świat.

Źródło: 3dnews.ru