Επιστήμονες δημιούργησαν τρανζίστορ από DNA και RNA
Κοντά στη δημιουργία ενός βιολογικού υπολογιστή πιστεύουν πως βρίσκονται
επιστήμονες. Θα κατασκευάζεται από οργανικά μόρια ζωής και θα είναι ικανός να λειτουργεί μέσα στα κύτταρα ζωντανών οργανισμών.
Ερευνητές από το πανεπιστήμιο Στάνφορντ της Καλιφόρνια ανακοίνωσαν πως κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα βιολογικό τρανζίστορ από DNA και RNA. Επιπλέον, έδειξαν πως μπορεί να λειτουργήσει μέσα σε ένα βακτήριο, λειτουργώντας ως «λογική πύλη» που δέχεται δεδομένα και τα επεξεργάζεται.
Στόχος είναι τα βιολογικά τρανζίστορ να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή απλών αλλά εξαιρετικά μικρών βιολογικών υπολογιστών που θα μπορούσαν να προγραμματιστούν για την παρακολούθηση και εμπλοκή στη λειτουργία κυττάρων. Αυτό θα είχε σαν αποτελέσματα την αναγέννηση κατεστραμμένων ή νεκρών ιστών του σώματος.
Οι ερευνητές έχουν ήδη κάνει σημαντικές προόδους κατά την τελευταία δεκαετία, όσον αφορά στην απομίμηση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων στο πεδίο της βιολογίας, χρησιμοποιώντας τα «μόρια της ζωής», δηλαδή DNA, RNA και πρωτεΐνες. Όμως συνήθως αυτές οι βιο-συσκευές δουλεύουν μόνο σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον για το οποίο έχουν ειδικά σχεδιαστεί, ενώ το νέο βιο-τρανζίστορ θα μπορεί να αξιοποιηθεί σε πολύ διαφορετικά βιολογικά συστήματα και λειτουργίες, άρα θα έχει ευρύτερη πρακτική εφαρμογή.
Σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα, τα τρανζίστορ ουσιαστικά αποτελούν ηλεκτρονικούς διακόπτες που ρυθμίζουν τη ροή των ηλεκτρονίων μέσω μεταλλικών μικροσκοπικών συρμάτων και έτσι επιτρέπουν την πραγματοποίηση λογικών διεργασιών και υπολογισμών. Αντίστοιχα, το νέο βιολογικό τρανζίστορ, που ονομάζεται «μεταγραφέας» και αποτελείται από περίπου 150 «γράμματα» του γενετικού αλφαβήτου, χρησιμοποιεί το DNA ως «σύρμα» και τα ένζυμα ως ηλεκτρόνια.
Αντί για τη ροή των ηλεκτρονίων, ρυθμίζει πόσα μόρια ενός συγκεκριμένου ενζύμου (της πολυμεράσης RNA) θα «ταξιδέψουν» κατά μήκος του «σύρματος» του DNA και προς ποια κατεύθυνση (π.χ. από αριστερά προς τα δεξιά). Οι ερευνητές τοποθέτησαν στη σειρά πολλούς «μεταγραφείς» (βιολογικά τρανζίστορ) και εκτέλεσαν μια σειρά από λογικές πράξεις. Με αυτό τον τρόπο, κατάφεραν να ενισχύσουν την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων.
Φέτος το Φεβρουάριο, μια άλλη ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ, με επικεφαλής το συνθετικό βιολόγο Τίμοθι Λου, είχε κατορθώσει, με μια παρόμοια στρατηγική, να εκτελέσει πολύπλοκες λογικές πράξεις σε κυτταρικό επίπεδο.
«Το μέλλον των υπολογιστών δεν είναι ανάγκη να περιοριστεί στους υπολογιστές από πυρίτιο. Το μέλλον θα είναι πολύ πιο πλούσιο, αν μπορέσουμε να φανταστούμε νέα είδη υπολογιστών, σε νέα μέρη και με νέα υλικά», δήλωσε ο Ντρου Έντι, ο οποίος είναι ένας από τους πρωτοπόρους στο πεδίο της συνθετικής βιολογίας παγκοσμίως. «Οι βιολογικοί υπολογιστές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη και τον αναπρογραμματισμό των έμβιων συστημάτων, την παρακολούθηση του περιβάλλοντος και τη θεραπεία των κυττάρων», πρόσθεσε.
Με τη χρήση πολλών τέτοιων βιολογικών τρανζίστορ, θα μπορούσε τελικά να υπάρξει ένα είδος «βιολογικού διαδικτύου» μέσα στο σώμα, που θα επιτρέπει να μεταφέρονται συγκεκριμένες (και ελεγχόμενες) γενετικές πληροφορίες από κύτταρο σε κύτταρο, ώστε να «ενορχηστρώνεται» κατά βούληση η συμπεριφορά μεγάλων ομάδων κυττάρων. «Οι δυνητικές πρακτικές εφαρμογές έχουν ως όριο μόνο τη φαντασία του επιστήμονα», δήλωσε η ερευνήτρια Μόνικα Ορτίζ.
Μάλιστα, ο Έντι και οι συνεργάτες του δήλωσαν ότι τα ευρήματα των ερευνών τους θα είναι ελεύθερα προσβάσιμα από όλους, ώστε να ενισχυθεί η σχετική έρευνα.