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.
5 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

5 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Вчера, 21:52
2 минуты
Илья Ведмеденко

Пилотируемый космический корабль Crew Dragon приводнился в Атлантическом океане, у побережья Флориды. Это приблизило компанию SpaceX к полноценному вводу нового аппарата в эксплуатацию.

5 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[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: