Ученые превратили живые клетки в программируемые биокомпьютеры - «Наука и технологии»

Клетки представляют собой крошечные компьютеры, способные обрабатывать входные данные определенного рода и вырабатывать соответствующие сигналы. Но реализация вычислений на клеточном уровне в последнее время становится чем-то большим, нежели метафорой. Ученые-биологи уже успешно расшифровали некоторые внутренние "алгоритмы" работы клеток, которые управляют происходящими внутри их процессами, и, путем редактирования генетической информации, записанной в ДНК клетки, заставили эти клетки выполнять несвойственные им ранее действия.

Последним достижением в данном направлении является работа ученых из Бостонского университета. Путем перепрограммирования ДНК эти ученые заставили в ответ на определенные внешние факторы модифицированные клетки выполнять один из 109 запрограммированных наборов логических инструкций. А дальнейшее развитие данной технологии может привести к появлению живых клеток, способных реагировать на заданный набор внешних условий, что позволит им вырабатывать сложные химические соединения, необходимые для борьбы с заболеваниями, к примеру.

Запрограммированные в ДНК логические цепочки состояли преимущественно из логических элементов НЕ, одних из самых простых базовых логических элементов. Эти элементы выступают в роли своего рода спускового механизма, запускающего выполнение определенных функций при совпадении одного или нескольких условий. В данном случае, фактором, приводившим в действие "спусковой механизм", выступал свет с определенной длиной волны. А реакцией клетки на этот фактор был специальный флуоресцентный белок, который вырабатывался клеткой и заставлял ее светиться. Но при помощи точно такого же подхода можно реализовать выполнение клетками более сложных инструкций, результатом чего будет выполнение более сложных функций.

Следует отметить, что группа профессора Вонга путем программирования ДНК создала 113 "биологических схем", из которых работоспособными оказались лишь 109. "Из моего личного опыта можно сказать, что большой удачей при создании генетических "схем" можно считать, когда вы получите 25 процентов работоспособных элементов" - рассказывает профессор Вонг, - "А в наших следующих исследованиях мы намерены заставить подобные логические схемы работать одинаковым образом внутри живых клеток различных типов".