Создан биологический транзистор для живых компьютеров

:  Американские биоинженеры и синтетические биологи работают над созданием биологического миникомпьютера, способного проводить диагностику заболеваний и патологических состояний, находясь внутри организма. В один прекрасный день крошечные биологические компьютеры, обладающие основанной на ДНК электрической схемой, смогут диагностировать заболевания. Используя участки ДНК и компоненты химических веществ, режущие их, ученые создали одну ключевую единицу мозга компьютера – транзистор, то есть перемычку, позволяющую электронике выполнять логические задания. Биологический переключатель, названный транскриптором, можно будет вживлять вместе с другими биологическими устройствами для усиления мощности основанного на ДНК компьютера, говорится в статье, опубликованной 28 марта 2013 года в журнале «Наука».

При помощи данных перемычек ученые смогут программировать пробиотические бактерии (бактерии йогуртов, к примеру) с целью выявления признаков рака кишечника и отправки сигналов тревоги, говорит соавтор исследовательской работы Джером Боннет (Стэнфорд). «По сути, бактерии могут путешествовать вашим пищеварительным каналом и придавать определенный цвет вашим выделениям», говорит он.

Внутри каждого смартфона, телевизора или плеера компьютерный чип содержит схемы, вмещающие миллионы транзисторов. Переключение позволяет направлять электрические потоки к разным частям чипа. Но, внутри клеток даже несколько перемычек могут оказать очень мощное воздействие, говорит синтетический биолог Тимоти Лью (Массачусетский Технологический Институт, МТИ). Простые схемы, вероятно, «не смогут вычислять корни квадратные чисел», говорит он, «тем не менее, вам не понадобится размещать внутри клетки чип от ноутбука, чтобы заставить ее функционировать должным образом». Биологические компьютеры, кроме этого, могут попадать в те места, куда обычной электроники не добраться.

Вместо контроля потока электронов в проводах металлических схем, биологический переключатель сможет регулировать поток протеинов вдоль цепочки ДНК живых бактерий. Протеин, продвигаясь по цепи, будет отправлять сигналы, заставляющие клетку продуцировать специфические молекулы (которые могут, к примеру, окрашивать экскременты в зеленый цвет).

Боннет управлял переключением при помощи ферментов, соединяющих цепи, которые могут «отрезать» секции ДНК и перемещать их в обратном направлении. Протеин, вырабатывающий сигналы, может двигаться только в том случае, когда ДНК ориентирована определенным образом.

Соединяя вместе разные переключатели и «кусачки» для цепей, ученые смогли программировать поведение клеток. Появилась возможность придавать бактериям цвет, если они, например, находились в среде с высокой концентрацией сахара или в контактной среде сахара и химического препарата.

Даже такая простая логика, заключающаяся в разных типах реакции на 1-2 информационных ввода, уже очень полезна, говорит Боннет, поскольку дает ученым возможность программировать клетки на установление связи с определенными химическими сигналами.

Несмотря на то, что генетические компьютеры не заменят нам лэптоп, говорит он, ученые постараются сделать их еще более эффективными. Во время одного из предыдущих исследований удалось создать основанную на ДНК базу данных и разработать методику передачи генетической информации между клетками. В настоящее время биоинженеры заняты масштабированием биологических устройств путем соединения различных компонентов, а также индивидуальных компьютеров с целью создания «мультиклеточного» Интернета.

comments powered by HyperComments

Также читайте