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

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

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.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

11 ноября
1 минута
Илья Ведмеденко

Разработанный компанией Otto Aviation самолет Celera 500L, по некоторым данным, совершил первый полет.

16:16
5 минут
Полина Гершберг

Столкнуться с одной из основных причин необратимой потери зрения к 2050 году может каждый четвертый пожилой человек

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

Вчера, 17:02
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

11 ноября
1 минута
Илья Ведмеденко

Разработанный компанией Otto Aviation самолет Celera 500L, по некоторым данным, совершил первый полет.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

ulogin_facebook_1800836323486177
13:20
-
0
+
Идеи китайского "закройщика" He Jiankui инициировали фантазии поработать с "генетическими ножницами" не только ученых из UPenn, но и подвигли команду ETH Zurich к созданию микротканей с двухъядерными процессорами. «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, опубликованного в журнале PNAS. Для чего же понадобились генетические "кройка и шитье" внутри гениально совершенного организма швейцарским ученым? Оказывается все это надо специалистам высшей технической школы Цюриха "для диагностики и лечения заболеваний путем поиска определенных (двух!?) биомаркеров и создания терапевтических молекул на основе присутствия одного из них, или обеих сразу". Давно известно, что организм человека вырабатывает многие десятки биомаркеров и иммунная система способна контролировать сложнейшие механизмы внутри организма и своевременно реагировать на воздействие любых повреждающих факторов, вырабатывая своевременный адекватный ответ на эти воздействия. Все эти попытки специалистов ETH Zurich следует воспринимать только как первые шаги к пониманию азов функционирования биокомпьютеров...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: