В Швейцарии с помощью технологии CRISPR создали первый клеточный компьютер

Группа исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) под руководством Мартина Фуссенеггера интегрировала в клетку два ядра. Данные эксперимента опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В цифровых технологиях для обработки входящих сигналов используются логические вентили – элементы, выполняющие элементарные логические операции, для чего преобразуют множество входящих сигналов в один выходящий. Подобную схему исследователи давно пробуют реализовать с помощью биотехнологий, используя белковые переключатели в клетках.

Читайте также: Генетические исследования: как они изменили мир и чего ждать в будущем

Работа цепочки и в цифровых, и в клеточных схемах зависит от входа сигнала, который всего один. Цифровые схемы компенсируют это скоростью: они выполняют до миллиарда команд в секунду в отличие от клеток, которые за то же время обрабатывают только до 100 тысяч молекул. Потому ранние клеточные компьютеры даже близко не подходили к использованию реальных возможностей клетки.

Теперь всё изменилось, поскольку команда исследователей во главе с Фуссенгером придумала способ создания гибкого процессорного ядра, которое можно программировать разными способами. Этот процессор основан на известной технологии CRISPR-Cas9, в которую внесли некоторые модификации. Созданный процессор может работать с любым количеством входных данных в виде молекул РНК. Учёные считают, что в теории этот биологический компьютер возможно масштабировать до любого размера, что обещает небывалую вычислительную мощность.

Читайте также: Последствия глобального потепления, опреснение воды и борьба с раком. Какие ещё проблемы решают технологии?

"Клеточный компьютер может казаться революционной идеей, но это не так. Человеческое тело само по себе большой компьютер. С незапамятных времён обмен веществ опирается на вычислительную мощность триллионов клеток", — подчёркивает Фуссенеггер.

Исследователи считают, что клеточный компьютер сможет найти применение в медицине, в том числе и как способ лечения рака. Клеточный компьютер возможно запрограммировать таким образом, чтобы обнаруживать биологические маркеры происходящего в организме: определенные вещества или молекулы информационной РНК. Процессор будет обрабатывать эти сигналы и запускать соответствующую реакцию: создавать молекулы или запускать производство определенных веществ или нужных процессов. Также обратная связь даст возможность своевременно реагировать на изменения в организме, чтобы не терять время и приступать к лечению незамедлительно.