В течение миллиардов лет метода и ошибок проб эволюция прибыла в способ обработки информации на клеточном уровне. В чипах, каковые руководят отечественными компьютерами, возможности обработки информации уменьшают эти до однозначных нолей и. В клетках, дело не в этом простой. ДНК, белки, липиды и сахар устроены в сложных и поделённых структурах.
Но ученые – кто хочет использовать потенциал клеток как живущие компьютеры, каковые смогут ответить на заболевание, действенно сделайте биологическое горючее или развивайтесь, находящиеся в заводе химикаты – не хотят ожидать эволюции, чтобы обработать их желаемую клеточную совокупность.В новой работе, опубликованной 25 мая по собственной природе Коммуникации, команда подводных синтетических исследователей биологии продемонстрировала новый метод для цифровой обработки информации в живых клетках, аналогичных логическим вентилям, используемым в электрических цепях.
Они выстроили последовательность синтетических генов, каковые функционируют в клетках как, НИ воротах, как правило используемых в электронике, которая любой берет два исходных эти и только передает хороший сигнал, если оба данных отрицательны. НИ ворота функционально полны, означая, что вероятно собрать их в различных мерах сделать любой вид схемы обработки информации.
Подводные инженеры сделали всю эту ДНК применения вместо кремния и припоя, и в дрожжевых клетках вместо в рабочем месте электроники. Схемы, каковые выстроили исследователи, являются самыми громадными когда-либо изданные на данный момент в eurkaryotic клетках, каковые, как клетки человека, содержат ядро и другие структуры, каковые разрешают сложные поведения.«В то время как осуществление несложных программ в клетках никогда не будет соперничать со скоростью или точностью вычисления в кремнии, генетические программы смогут взаимодействовать со средой клетки конкретно», сказали ведущий создатель и подводный электротехнический преподаватель Эрик Клэвинс. «К примеру, повторно запрограммированные клетки в больном имели возможность принять предназначенные, терапевтические ответы в самых соответствующих тканях, устранив потребность в сложной диагностике и подходах многих к лечению».
Любой клеточный, НИ ворота складывается из гена с тремя программируемыми отрезками ДНК – два, чтобы функционировать как эти, и один, чтобы быть продукцией. Авторы тогда использовали в собственных заинтересованностях достаточно новую разработку, которая, как мы знаем как CRISPR-Cas9, предназначалась для тех определенных последовательностей ДНК в клетке. Белок Cas9 действует как молекулярный привратник в схеме, сидящей на ДНК и определяющей, будут ли конкретные ворота активны или нет.Если ворота активны, они высказывают сигнал, что направляет Cas9, чтобы дезактивировать другие ворота в схеме.
Так исследователи смогут «телеграфировать» совместно ворота, чтобы создать логические программы в клетке.То, что устанавливает изучение не считая прошедшей работы, исследователи сказали, имеется масштабом и сложностью схем, удачно собранных – что включал до семи, НИ ворота, собранные последовательно или параллель.
В этом размере схемы смогут начать делать в самом деле необходимые поведения, беря в информации от различных экологических датчиков и делая вычисления, чтобы выбрать верный ответ. Предполагаемые заявления включают спроектированные иммуноциты, каковые смогут ощутить и ответить на маркеры рака или клеточные биодатчики, каковые смогут легко диагностировать инфекционное заболевание в терпеливой ткани.Эти громадные круговороты ДНК в клетках – фундаментальной движение к свойству программировать живые клетки, сказали исследователи.
Они являются базой, где логические программы смогут быть легко осуществлены, чтобы руководить клеточной функцией и государством.