Ученые из Института Вайса Гарвардского университета, которые специализируются в области синтетической биологии, разработали живой программируемый біообчислювальний устройство, основой которого является цепочка, синтетической рибонуклеиновой кислоты (РНК), который сам собирается. Цепочки РНК могут “почувствовать” присутствие различных биомаркеров, биосигналов и выполнить запрограммированные логические операции, которые с высокой точностью управляют процессом производства определенных белков и других сложных органических соединений.
Такие синтетические біообчислювальні устройства могут использоваться для производства лекарственных препаратов, чистых химреактивов и биотоплива. Кроме этого, их можно использовать для выявления агентов, что вызывают различные заболевания и для выработки веществ, подавляющие действие этих агентов, например, такие біообчислювальні устройства могут стать “мозгом” крошечных наномашин, способных отслеживать и атаковать раковые клетки.
Подобно цифровым электронным схемам, синтетические биологические цепочки могут обрабатывать информацию и вырабатывать решения, используя базовые логические операции И, ИЛИ и НЕТ. Однако, в отличие от электронных схем, сигналы и информация в данном случае представлены в виде наличия определенных белков и других химических соединений. А последовательность синтетической РНК, способной реагировать на определенные сигналы и выполнять необходимые действия, может быть легко рассчитана с помощью комп’ютера со специализированной программой.
Для проверки работоспособности біообчислювального устройства, ученые вмонтировали их внутрь бактерий вида E. coli, которые получили после этого способность светиться. При этом, уровень свечения бактерий напрямую зависел от наличия и концентрации определенного набора химических веществ и от условий внутри живой клетки. Но исследователи утверждают, что механизм РНК-устройства будет также хорошо работать и вне всякой клетки-носителя.
Раствором с созданными РНК-устройствами может быть пропитана бумага, которую после этого можно будет использовать в качестве диагностического индикатора, способного указать на наличие заданных биологических сигналов.
В своих дальнейших исследованиях ученые планируют создать на основе РНК-устройств аналоги нейронных сетей внутри живых клеток, биологические схемы, способны анализировать широкий ряд внешних сигналов и способны выполнять довольно сложные действия по заданной программе. Клетки, превращены в сложные биологические комп’компьютеры, смогут общаться друг с другом, используя запрограммированные молекулярные сигналы, о’єднуючись в единую сложную биологическую вычислительную систему.
