CRISPR używany do budowy dwurdzeniowych komputerów wewnątrz ludzkich komórek

Informacyjny.kim

CRISPR został wykorzystany do wprowadzenia biologicznych procesorów komputerowych do ludzkich komórek Colourbox / Steven Emmett, ETH Zurich

System edycji genów CRISPR jest zwykle znany z tego, że pomaga naukowcom w leczeniu chorób genetycznych, ale technologia ta ma również cały szereg możliwych zastosowań w biologii syntetycznej. Teraz naukowcy z ETH Zurich wykorzystali CRISPR do budowy funkcjonalnych biokomputerów wewnątrz ludzkich komórek.

Tak potężne jak nowoczesne komputery, natura pokonała nas dawno temu. Żywe organizmy można już uważać za komputery – ich komórki działają jak bramki logiczne, przyjmując dane ze świata zewnętrznego, przetwarzając je i reagując pewnymi procesami metabolicznymi.

„Ludzkie ciało samo w sobie jest dużym komputerem” – mówi Martin Fussenegger, główny badacz badania. „Jego metabolizm od niepamiętnych czasów czerpał z mocy obliczeniowej bilionów komórek. W przeciwieństwie do superkomputera technicznego, ten duży komputer potrzebuje tylko kromki chleba na energię. „

Wykorzystanie tych naturalnych procesów do budowy obwodów logicznych jest kluczowym celem biologii syntetycznej. W tym przypadku zespół ETH Zurich znalazł sposób na umieszczenie dwurdzeniowych procesorów w ludzkich komórkach, najpierw modyfikując narzędzie do edycji genów CRISPR. Zwykle system ten wykorzystuje sekwencje przewodnika RNA do celowania w określone segmenty DNA w genomie, a następnie dokonuje precyzyjnych edycji. Na potrzeby tego projektu zespół stworzył specjalną wersję enzymu Cas9, który może działać jako procesor.

Ten specjalny Cas9 zamiast tego odczytuje przewodnik RNA jako dane wejściowe, a w odpowiedzi wyraża określone geny. To z kolei tworzy pewne białka jako wyjście. Procesory te działają jak cyfrowe półsumatory – zasadniczo mogą porównać dwa wejścia lub dodać dwie liczby binarne i dostarczyć dwa wyjścia. Aby zwiększyć moc obliczeniową, naukowcom udało się wcisnąć dwa rdzenie procesora do jednej komórki.

Na dłuższą metę te dwurdzeniowe komputery komórkowe mogą być ułożone w stosy miliardów, aby stworzyć potężne biokomputery do diagnozowania i leczenia chorób. Na przykład zespół twierdzi, że może szukać biomarkerów i reagować, tworząc różne cząsteczki terapeutyczne, w zależności od tego, czy obecny jest jeden, drugi lub oba biomarkery.

„Wyobraźmy sobie mikrotkankę z miliardami komórek, z których każda jest wyposażona we własny dwurdzeniowy procesor” – mówi Fussenegger. Takie „organy obliczeniowe” mogłyby teoretycznie osiągnąć moc obliczeniową, która znacznie przewyższa moc cyfrowego superkomputera – i zużywając tylko ułamek energii. „

Zrodlo: (newatlas.com)