تبدیل سلول زنده انسان به رایانه

مدارهای DNA

در پژوهشی تازه که در ژورنال Nature Biotechnology، منتشر شده است، گروهی از پژوهشگران دانشگاه Boston University (BU)  به سرپرستی Wilson Wong که "زیست شناس مصنوعی" است، توانستند با ویرایش ژن سلول کلیه‌ی انسان آن را به رایانه‌ای زیستی، برای انجام محاسبه‌های پیچیده، تبدیل کنند.

مدارهای ژنتیکی مورد نیاز برای این کار با بهره گیری از ماشین‌های زیستی‌ای به نام "ترویج دهنده  promoter" که در سلولها وجود دارد، ساخته شده است. این بخش از DNA، از روی DNA رشته‌ی RNA را می‌نویسد و سپس آنرا به پروتئین تبدیل می‌کند.

پژوهشگران با بهره گیری از آنزیم ویژه‌ای بنام DNA recombinase که مانند قیچی عمل می‌کند و می‌تواند بخش مشخص شده از DNA را ببرد، کلید روشن/خاموش برای بکارگیری در مدارهای DNA، را به وجود آوردند.

گروه پژوهشی با کار بر روی قطعه‌های بریده شده از DNA، مدارهای ویژه‌ی خود را طراحی نمود.

 برای نمونه، پروتئین فلورسنت سبزی (GFP) طراحی شد که در برابر داروهای ویژه‌ای روشن شده و سلول را نورانی کند.

گروه با همین فناوری ۱۱۳ مدار گوناگون که با نرخ موفقیت ۹۶‌.۵ درصد، طراحی کرده است. به نظر می‌رسد برجسته‌ترین مداری که طراحی کرده‌اند "جدول مراجعه‌ی منطقی بولی Boolean logic lookup table " باشد که با مداری که شش ورودی گوناگون دارد، کار می‌کند.

با ترکیب این ورودیها می‌توان هر یک از ۱۶ عمل منطقی را انجام داد.

محاسبه‌های پیچیده با پردازنده‌های زیستی

هسته‌ی اصلی رایانه، پردازش‌گری است که با محاسبه، داده‌ها را پردازش می‌کند. هرچه رایانه مدارهای بهتری داشته باشد توانایی محاسبه‌ی بیشتری دارد. در سلولهایی که با ویرایش ژنتیک به رایانه‌ی زیستی تبدیل می‌شوند نیز همین گونه است و توانایی محاسبه‌اشان به چگونگی مهندسی ژنتیک آنها بستگی دارد.

پیش‌تر نیز بر روی ویرایش ژنتیکی سلول‌های زنده برای بهره گیری در کارهای محاسباتی کار شده بود. برای نمونه سلولهایی ساخته شده بود که در هنگام کاهش اکسیژن نورانی شوند ولی آنها رایانه‌های زیستی ساده‌ای بوده‌اند که تنها کارکردهایی در حد دستکاری در باکتری‌هایی مانند E. coli را داشتند.

ولی دستکاری سلول زنده‌ی پستانداران، پیچیدگی بیشتری از باکتری‌ها دارد و برای ساختن کلید خاموش/روشن در آن،  فاکتورهای بسیار بیشتری را باید در نظر گرفت. ولی به گفته‌ی Wong، پژوهش‌گران با بهره گیری از آنزیم DNA recombinase این کار را شدنی کرده‌اند.

پژوهشگران هنوز با این سلول‌ها، پردازش‌هایی که کاربردهای واقعی داشته باشد را انجام نداده‌اند ولی همین اثبات شدنی بودن این کاری که انجام داده‌اند نیز راه را برای پژوهش‌های بعدی برای ساخت رایانه‌های زیستی‌ای که بتوانند پردازش‌های پیچیده را انجام دهند، هموار می‌کند.

این رایانه‌های زیستی، می‌توانند کاربردهای بسیاری در پژوهش‌های پزشکی و درمان‌ها داشته باشند. برای نمونه می‌توان با آنها توانایی شناسایی و نابودی سلول‌های سرطانی را در سلول های ایمنی بدن به وجود آورد. یا اینکه توانایی ساخت سلولهای مورد نیاز برای ترمیم آسیب‌دیدگی را در محل آسیب دیده از بدن بوجود آورد.

شاید اینها را نیز بپسندید:

کاربرد DNA در ساخت رایانه های فردا

ذره‌های DNA حافظه‌های آینده

ساخت تخمک و اسپرم با سلول پوست

برش هدفمند رشته ژن برای بازنویسی کد ژنتیک

لینک منبع خبر:

New Research Turns Mammalian Cells Into Biocomputers