CRISPR используется для создания двухъядерных компьютеров внутри клеток человека

Система редактирования генов CRISPR обычно известна тем, что помогает ученым лечить генетические заболевания

0 1 071

Система редактирования генов обычно известна тем, что помогает ученым лечить генетические заболевания, но эта технология также имеет целый ряд возможных применений в синтетической биологии. Теперь исследователи из института ETH Zurich использовали CRISPR для создания функциональных биокомпьютеров внутри клеток человека.

Как бы ни были мощны современные компьютеры, они проигрывают природе. О живых организмах уже можно думать как о компьютерах — их действуют как логические элементы, получая информацию из внешнего мира, обрабатывая ее и реагируя определенными метаболическими процессами.

«Само тело человека — это большой компьютер», — говорит Мартин Фуссенеггер, ведущий автор исследования. «Его метаболизм использует вычислительную мощность триллионов клеток с незапамятных времен. И в отличие от технического суперкомпьютера, этому большому компьютеру нужен только кусок хлеба для получения энергии».

Использование этих естественных процессов для построения логических схем является ключевой целью синтетической биологии. В этом случае команда ученых ETH Zurich нашла способ внедрить двухъядерные процессоры в человека, сначала модифицировав инструмент редактирования генов CRISPR.

Обычно эта система использует направляющие последовательности для нацеливания на определенные сегменты в геноме, а затем вносит точные изменения в него. Для этого проекта команда ученых создала специальную версию фермента Cas9, которая может выступать в качестве процессора.

Такой специальный Cas9 читает руководство как входные данные, и в ответ выражает определенные гены. Это, в свою очередь, создает определенные белки в качестве выхода. Эти процессоры действуют как цифровые половинные сумматоры — по сути, они могут сравнивать два входа или добавлять два двоичных числа и выдавать два выхода. Чтобы повысить вычислительную мощность, исследователям удалось втиснуть два ядра процессора в одну клетку.

Смотрите также  Имунная система связана с проблемами беременности

В конечном счете, эти двухъядерные могут быть собраны миллиардами для создания мощных биокомпьютеров для диагностики и лечения заболеваний. Например, исследователи говорят, что они могут искать биомаркеры и реагировать, создавая различные терапевтические молекулы, в зависимости от того, присутствуют один, другой или оба биомаркера.

«Представьте себе микроткань с миллиардами клеток, каждая из которых оснащена собственным двухъядерным процессором», — говорит Фуссенеггер. «Такие «вычислительные органы» теоретически могут достигнуть вычислительной мощности, которая намного превосходит мощность цифрового суперкомпьютера — и использует лишь небольшую часть энергии».

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x