Znanstveniki spremenili človeške celice v žive računalnike

Foto: Hebrew University of Jerusalem
Foto: Hebrew University of Jerusalem

Raziskovalca Keren Roas in Lior Nissim s Hebrejske univerze v Jeruzalemu sta znotraj človeških celic kot prva ustvarila umetne genetske sisteme, ki so sposobni procesirati kompleksne informacije in slediti natančnim navodilom. Čeprav so si strokovnjaki že dolgo želeli celice programirati tako, da bi same prepoznale bolezenska stanja in se nanje odzvale, je bila glavna ovira doslej pomanjkanje ustreznih genetskih gradnikov.

Dosedanji poskusi so delovali stopenjsko, kar pomeni, da je vsak nov ukaz zahteval dodatno plast računskih operacij znotraj celice. Večji kot je bil sistem, hitreje sta upadali zanesljivost in učinkovitost teh bioloških izračunov. Ekipa iz Jeruzalema pa je ubrala povsem novo pot, ki celicam omogoča izvajanje zapletenih programov z uporabo bistveno manjšega števila korakov in genetskega materiala. S tem so ohranili polno funkcionalnost celice, ne da bi jo preobremenili.

Za ta dosežek so uporabili naravni proces, imenovan trans-prepletanje RNA (RNA trans-splicing), pri katerem se deli genetskih sporočil znotraj celice združijo. To so kombinirali z lastnimi umetno izdelanimi regulacijskimi elementi. Ustvarili so posebna molekularna orodja, ki delujejo kot biološki procesorji in sprožijo izražanje določenih genov glede na vnaprej določen načrt. Ker lahko sistem obdeluje več signalov hkrati, je izjemno učinkovit.

V sklopu predstavitve so znanstveniki zgradili biološke naprave, ki posnemajo prave računalniške komponente. Ustvarili so biološki polni seštevalnik, ki lahko izvaja preprosto dvojiško matematiko, podobno kot 3-bitna enota v računalniškem procesorju. Prav tako so razvili biološko različico multipleksorja oziroma elektronske komponente, ki izbira med več signali in jih posreduje naprej. Vse te procese so spremljali s pomočjo fluorescenčnih proteinov, ki žarijo v različnih barvah.

Kljub začetnemu navdušenju, prenos tovrstnih laboratorijskih sistemov v živa človeška telesa prinaša nepredvidljiva tveganja. Zato so raziskovalci že vgradili varnostni mehanizem. Če celica zazna neveljavno ali preobremenjeno konfiguracijo, sproži posebno opozorilo. To bi lahko v prihodnosti preprečilo usodne napake pri medicinskih posegih.

V prihodnje bi te pametne celice lahko neprekinjeno nadzorovale okolje v telesu. Programirana celica bi lahko hkrati preverila več markerjev bolezni in sprostila zdravilo le takrat, ko zazna točno določeno kombinacijo. Za prikaz tega koncepta so celice programirali za izločanje interlevkina-15 (IL-15), proteina, ki spodbuja delovanje imunskega sistema v boju proti raku.


Vam je bila novica zanimiva?

Povejte prijateljem, da ste novico prebrali na Računalniških novicah.

Share
Prijavi napako v članku
Vas zanima več iz te teme?
računalniki


Kaj berejo drugi?

Partnerji Računalniških novic Prikaži vse

Zlati partner

KONICA MINOLTA SLOVENIJA

Dunajska cesta 167, 1000 Ljubljana, Tel: 01 568 05 00
Konica Minolta je inovativno podjetje z “all-in-one” strategijo, ki stremi k ustvarjanju prepričljivih rešitev in storitev na področju upravljanja dokumentov ter povezanih naprednih ... Več
Zlati partner

XLAB

Pot za brdom 100, 1000 Ljubljana, Tel: 01 244 77 50
XLAB je globalno IT podjetje, osredotočeno na področja oddaljenega namizja (ISL Online), avtomatizacije in upravljanja hibridne infrastrukture (XLAB Steampunk) ter umetne inteligence, napredne ... Več
Zlati partner

UL FRI

Večna pot 113, 1000 Ljubljana, Tel: 01 479 81 03
Spoznali smo že, da so računalniki neverjetni stroji, za katere se zdi, da ni meja, da so sposobni narediti vse, kar si človek zamisli in tudi tisto, kar si danes večina ljudi še ... Več

GRID d.o.o.

Cesta v Šmartno 49a, 1000 Ljubljana, Tel: 040 299 901