科学家将人体细胞转化为活体计算机

耶路撒冷希伯来大学的研究人员凯伦·罗阿斯和利奥尔·尼西姆首次在人体细胞内构建了能够处理复杂信息并执行精确指令的人工遗传系统。尽管专家们长期以来一直希望对细胞进行编程，使其能够识别疾病并做出反应，但主要障碍在于缺乏合适的遗传构建模块。

以往的尝试都是循序渐进的，这意味着每条新指令都需要细胞内增加一层计算操作。系统越大，这些生物计算的可靠性和效率下降得就越快。然而，耶路撒冷的研究团队另辟蹊径，使细胞能够用更少的步骤和遗传物质执行复杂的程序。这样一来，他们既保持了细胞的全部功能，又没有使其超负荷运转。

为了实现这一目标，他们利用了一种名为RNA反式剪接的自然过程，在这个过程中，细胞内的遗传信息片段会连接在一起。他们将这一过程与他们人工设计的调控元件相结合。他们创造出特殊的分子工具，这些工具如同生物处理器，能够根据预先设定的方案触发特定基因的表达。由于该系统可以同时处理多个信号，因此效率极高。

作为演示的一部分，科学家们构建了模拟真实计算机组件的生物装置。他们创造了一种生物全加器，可以执行简单的二进制运算，类似于计算机处理器中的3位单元。他们还开发了一种生物多路复用器，这是一种可以从多个信号中进行选择并传递的电子元件。所有这些过程都通过发出不同颜色荧光的荧光蛋白进行监测。

尽管最初令人兴奋，但将此类实验室系统移植到活体人体内却存在不可预知的风险。因此，研究人员已经内置了一种安全机制。如果细胞检测到无效或过载的配置，就会触发特殊警报。这有望在未来避免医疗干预中出现致命错误。

未来，这些智能细胞可以持续监测人体环境。经过编程的细胞可以同时检测多种疾病标志物，并在检测到特定组合时释放药物。为了验证这一概念，研究人员对细胞进行了编程，使其分泌白细胞介素-15（IL-15），这是一种能够刺激免疫系统对抗癌症的蛋白质。