naukanews

Bramki logiczne z DNA

Laptopy i iPady to już przeżytek. Po co nosić komputer ze sobą, skoro można go mieć w sobie? Naukowcy po raz pierwszy stworzyli bramki logiczne oparte na DNA, które będą wstanie prowadzić obliczenia wewnątrz żywych organizmów. Może to doprowadzić do powstania biokomputerów, które można by wstrzykiwać ludziom.

Oczywiście takie komputery nie służyłyby do przeglądania internetu czy grania. Mogłyby jednak walczyć z chorobami gdy te zaczynają się pojawiać. „Biokomputer mógłby wykryć biomarkery i natychmiast zareagować na pojawiającą się chorobę”, powiedział Itamar Willner z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, który przewodził badaniom.

DNA Logic Gates Could Bring Injectable Biocomputers

Bramki logiczne powstały na bazie krótkich nici DNA. Wraz z nićmi uzupełniającymi i w połączeniu z prostymi maszynami molekularnymi tworzą doskonałe odpowiedniki elektronicznych bramek logicznych. Za wejście służą tu same nici, które reprezentują 1 jeśli występują, a 0 gdy ich nie ma. Natomiast odpowiedź na ich wystąpienie lub niewystąpienie daje nam wynik.

Weźmy bramkę XOR („albo”, alternatywa wykluczająca). Daje ona 1 kiedy na wejście poda się jedną „jedynkę”, ale zwraca 0 jeśli dostanie dwie „jedynki” albo dwa „zera”. Aby uzyskać taki efekt z DNA, Willner i jego współpracownicy dodali do obu uzupełniających się nici specjalne, fluorescencyjne cząsteczki, które świeciły gdy występowały osobno. Ale gdy były obecne dwie takie cząsteczki, fluorescencja ustawała. Zatem świecenie reprezentowało wynik pozytywny, a brak świecenia – negatywny.

Nawet pojedyncza bramka miałaby medyczne zastosowania. Prawdziwe, złożone obliczenia, wymagają jednak wykorzystania wielu takich bramek. Trudność polega jednak na tym, by wynik z pierwszej bramki zamienić na wejściowe DNA dla kolejnej. Badaczom udało się to dzięki zmuszeniu DNA do odpowiednich zmian, dzięki czemu można łatwo przeprowadzać złożone obliczenia, korzystając w kółko z tych samych nici DNA.

Badacze stworzyli próbną bramkę zaprojektowaną, by zmniejszać aktywność trombiny – enzymu umożliwiającego krzepnięcie krwi. Bramka działa jak przełącznik, który jest uruchamiany w obecności trombiny. Po włączeniu bramka uwalnia cząsteczkę, która wiąże się z trombiną. Taki „inteligentny” lek mógłby być wstrzykiwany do krwi, uwalniając substancję aktywną tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Eliminując trombinę, zmniejszałby ryzyko zakrzepów.

Niestety, od takich „inteligentnych” leków dzieli nas jeszcze wiele lat. Ale to właśnie takie leki mogą stanowić przyszłość medycyny. [New Scientist/giz]


podobne treści


  • igi.pro

    podobne bramki były robione juz 2 lata temu :) dzęki temu że potrafią uwalniać związki fluorescencyjne badacze zrobili prostą grę w kółko i krzyżyk :) i działało :D