Вчені створили біообчислювальний програмований пристрій на основі РНК

Вчені з Інституту Вайса Гарвардського університету, які спеціалізуються в області синтетичної біології, розробили живий програмований біообчислювальний пристрій, основою якого є ланцюжок, синтетичної рибонуклеїнової кислоти (РНК), який сам збирається. Ланцюжки РНК можуть “відчути” присутність різних біомаркерів, біосигналів і виконати запрограмовані логічні операції, які з високою точністю керують процесом виробництва певних білків та інших складних органічних сполук.

Такі синтетичні біообчислювальні пристрої можуть використовуватися для виробництва лікарських препаратів, чистих хімреактивів і біопалива. Крім цього, їх можна використовувати для виявлення агентів, що викликають різні захворювання і для вироблення речовин, що пригнічують дію цих агентів, наприклад, такі біообчислювальні пристрої можуть стати “мозком” крихітних наномашин, здатних відстежувати і атакувати ракові клітини.

Подібно цифровим електронним схемам, синтетичні біологічні ланцюги можуть обробляти інформацію і виробляти рішення, використовуючи базові логічні операції І, АБО і НІ. Однак, на відміну від електронних схем, сигнали і інформація в даному випадку представлені у вигляді наявності певних білків та інших хімічних сполук. А послідовність синтетичної РНК, здатної реагувати на певні сигнали і виконувати необхідні дії, може бути легко розрахована за допомогою комп’ютера зі спеціалізованою програмою.

Для перевірки працездатності біообчислювального пристрою, вчені вмонтували їх всередину бактерій виду E. coli, які здобули після цього здатність світитися. При цьому, рівень світіння бактерій прямо залежав від наявності і концентрації певного набору хімічних речовин і від умов усередині живої клітини. Але дослідники стверджують, що механізм РНК-пристрою буде також добре працювати і поза межами будь-якої клітини-носія.

Розчином зі створеними РНК-пристроями може бути просякнута папір, яку після цього можна буде використовувати в якості діагностичного індикатора, здатного вказати на наявність заданих біологічних сигналів.

У своїх подальших дослідженнях вчені планують створити на основі РНК-пристроїв аналоги нейронних мереж всередині живих клітин, біологічні схеми, здатні аналізувати широкий ряд зовнішніх сигналів і здатні виконувати досить складні дії за заданою програмою. Клітини, перетворені в складні біологічні комп’ютери, зможуть спілкуватися один з одним, використовуючи запрограмовані молекулярні сигнали, об’єднуючись в єдину складну біологічну обчислювальну систему.