Исследователи открывают путь к биологическим компьютерам

Генетически модифицированные клетки можно заставить общаться друг с другом, как если бы они были электронными схемами. Используя клетки дрожжей, группа исследователей из Гётеборгского университета (Швеция) сделала важный шаг на пути к созданию в будущем сложных систем, в которых собственные клетки организма помогают поддерживать здоровье. Исследование было недавно представлено в статье в научном журнале Nature.

"Хотя модифицированные клетки не могут выполнять ту же работу, что и настоящий компьютер, наше исследование прокладывает путь для построения сложных конструкций из этих клеток", — говорит Кентаро Фурукава из отдела клеточной и молекулярной биологии Гётеборгского университета. — "В будущем мы ожидаем, что можно будет использовать аналогичные системы межклеточной коммуникации в человеческом теле для обнаружения изменений в состоянии здоровья, помощи в борьбе с болезнью на ранней стадии или в качестве биосенсоров для обнаружения загрязняющих веществ".

Объединение биологии и технологий

Синтетическая биология — относительно новая область исследований. Одно из её применений — проектирование биологических систем, не встречающихся в природе. Например, исследователи успешно сконструировали ряд различных искусственных связей внутри генетически модифицированных клеток, таких как выключатели, осцилляторы и сенсоры.

Некоторые из этих искусственных сетей могут использоваться в промышленных или медицинских целях. Несмотря на огромный потенциал, до сих пор существовало множество технических ограничений, главным образом потому, что искусственные системы в отдельных клетках редко работают так, как ожидалось, что сильно влияет на результаты.

Биотехнологии бросают вызов миру компьютеров

Используя клетки дрожжей, исследовательская группа Гётеборгского университета создала синтетические схемы на основе регулируемой генами коммуникации между клетками. Дрожжевые клетки были генетически модифицированы так, чтобы они ощущали окружающую среду на основе заданных критериев, а затем посылали сигналы другим дрожжевым клеткам, выделяя молекулы. Таким образом, различные клетки можно комбинировать, как кубики Lego, для создания более сложных схем. Используя конструкцию из дрожжевых клеток с различными генетическими модификациями, можно выполнять более сложные «электронные» функции, чем в случае с одним типом клеток.

Статья Distributed biological computation with multicellular engineered networks, опубликованная в журнале Nature 8 декабря, стала результатом сотрудничества с двумя испанскими исследовательскими группами в Университете Помпеу Фабра в Барселоне. Работа является частью проекта ЕС CELLCOMPUT.