Швейцарские ученые с помощью CRISPR-технологии создали двухъядерные компьютеры внутри человеческой клетки — Naked Science
6 минут
Редакция
1

Швейцарские ученые с помощью CRISPR-технологии создали двухъядерные компьютеры внутри человеческой клетки

Результаты работы могут привести к созданию микроткани с миллиардами клеток, оснащенных собственным двухъядерным процессором. Эти «вычислительные органы» будут достигать такой мощности, которая намного превзойдет характеристики суперкомпьютера, используя малую часть энергии.

image
©Wikipedia

Система редактирования генов CRISPR в основном известна тем, что помогает ученым лечить генетические заболевания, а в прошлом году китайский ученый Хе Цзянькуи (He Jiankui) ошеломил мир своим признанием о том, что использовал CRISPR-технологию для создания генетически модифицированных детей. Однако, помимо этого, технология также имеет целый ряд возможных применений в синтетической биологии. 

 

Сотрудники швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) использовали CRISPR-технологию для создания функциональных биокомпьютеров внутри клеток человека. Как бы ни были мощны современные компьютеры, догнать природу им пока не удалось. В то же время живые организмы вполне можно сравнить с компьютерами: их клетки действуют как логические элементы, получая информацию из внешнего мира, обрабатывая ее и реагируя через определенные метаболические процессы.

 

«Само тело человека — один большой компьютер. Его метаболизм использует вычислительную мощность триллионов клеток с незапамятных времен. И, в отличие от технического суперкомпьютера, этому большому компьютеру нужен только кусок хлеба для энергии», — говорит Мартин Фуссенеггер (Martin Fussenegger), ведущий автор исследования, результаты которого опубликованы в журнале PNAS.

 

Использование этих естественных процессов для построения логических схем считается ключевой целью синтетической биологии. Команда ETH Zurich нашла способ внедрить двухъядерные процессоры в клетки человека, сначала модифицировав инструмент редактирования генов CRISPR. Обычно эта система использует направляющие последовательности РНК для нацеливания на определенные сегменты ДНК в геноме, а затем вносит точные изменения. Технику можно сравнить с функцией вырезания и вставки в программе обработки текста: она позволяет ученым удалять или модифицировать определенные гены. 

 

Для этого проекта команда создала специальную версию фермента Cas9, которая может выступать в качестве процессора. Реагируя на ввод (направляющие последовательности РНК), ему удается контролировать экспрессию необходимого гена, который, в свою очередь, производит определенный белок. Эти процессоры действуют как цифровые половинные сумматоры: по сути, они состоят из двух входов и двух выходов и способны добавлять два однозначных двоичных числа.

 

В итоге количество таких двухъядерных сотовых компьютеров может исчисляться миллиардами, что приведет к созданию мощных биокомпьютеров для диагностики и лечения заболеваний. Так, команда специалистов утверждает, что они могут искать определенные биомаркеры и предпринимать необходимые меры, создавая различные терапевтические молекулы, в зависимости от того, присутствуют один, другой или оба биомаркера.

 

«Представьте себе микроткань с миллиардами ячеек, каждая из которых оснащена собственным двухъядерным процессором. Эти «вычислительные органы» теоретически могут достигать такой вычислительной мощности, которая намного превосходит цифровые суперкомпьютеры, используя при этом лишь небольшую часть энергии», — говорит Фуссенеггер.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
30 ноября
7 минут
Василий Парфенов

История с загадочным артефактом в американском штате Юта становится все запутаннее. Мало того, что, вопреки всем предосторожностям властей, «монолит» нашли любопытные граждане, так его еще украли. А недавно стало известно об аналогичной находке в Европе — на территории археологического памятника в Пятра-Нямце, Румыния.

30 ноября
4 минуты
Василий Парфенов

Пилотируемый глубоководный аппарат «Фэньдоучжэ» опустился на глубину 10 909 метров в Марианскую впадину. Во время этого погружения впервые осуществлялась прямая трансляция фото и видео на поверхность.

29 ноября
53 минуты
Александр Березин

Ровно 208 лет назад русские войска разгромили армию Наполеона при Березине. Часто говорят, что отступление французской Великой армии из Москвы было чередой ее неудач и русских успехов. Однако реальность оказалась заметно сложнее: де-факто русские войска понесли большие неоправданные потери, а общим итогом кампании стало бегство Наполеона из России, но не его пленение, почти неизбежное в тех условиях. Наиболее вероятной причиной всех этих проблем было особое геополитическое видение ситуации одним человеком — Михаилом Кутузовым. Рассказываем, почему он не хотел побеждать Наполеона и сколько жизней за это заплатила наша страна.

24 ноября
7 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

30 ноября
7 минут
Василий Парфенов

История с загадочным артефактом в американском штате Юта становится все запутаннее. Мало того, что, вопреки всем предосторожностям властей, «монолит» нашли любопытные граждане, так его еще украли. А недавно стало известно об аналогичной находке в Европе — на территории археологического памятника в Пятра-Нямце, Румыния.

26 ноября
32 минуты
Илья Ведмеденко

Недавние события в Нагорном Карабахе показали, что победить в современной войне, не имея ударных беспилотников, сложно. Россия пока отстает от стран Запада, Китая, Израиля и даже Турции, но делает все возможное, чтобы сократить этот разрыв.

14 ноября
34 минуты
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

22 ноября
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
7 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Андрей Анд 2
06.01.2020
-
0
+
Вот он - ключ к бессмертию...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: