MIT razvil genetska vezja za kompleksne izračune

Informacijska tehnologija že dolgo niso več samo hladni (če imate hlajenje kot stroj na katerega je pisan ta članek so to zgolj sanje) brezživljenjski stroji.

Napredek na področju biologije, biotehnologije, bioinformatike je skokovit. DNK omogoča shranjevanje podatkov, govori se o sintetičnem človeškem bitju. V bližnji prihodnosti bodo vezja temelječa na genih postala izdatno naprednejša. Pri MIT so namreč razvili metodo integracije tako analogne kot tudi digitalne obdelave podatkov v genskih vezjih. S tem se žive celice spremenijo v kompleksne računalnike.

Do zdaj se je večina sintetičnih vezij osredotočala samo na eno obliko procesiranja. Nova tehnologija pa lahko meri analogni input (na primer koncentracijo določene spojine, indikatorja bolezni) in se nato odloči ali je input prave stopnje za vključitev outputa (na primer sproščanje zdravila).

Na nek način delujejo kot komparatorji. Večina projektov sintetične biologije se je osredotočala na digitalne sisteme, ki so enostavnejši za programiranje. Toda kompleksnejše operacije bi v bioloških digitalnih sistemih zahtevale veliko število »delov«, kar je z današnjimi pristopi težko dosegljivo; za razliko od milijard tranzistorjev v siliciju.

Novo razvita analogno-digitalna naprava ima več elementov. »Threshold module« (senzor analognih koncentracij) nadzoruje ekspresijo drugega elementa, gena za rekombinaze , ki nato vključi del DNK. Vključitev je pravzaprav inverzija DNK. Del DNK je lahko v normalnem ali inverznem stanju. Analogni signal se tako pretvori v digitalnega.

Segment DNK, ki je podvržen delovanju rekombinaze vsebuje gen (ali regulacijski element za gene) za ekspresijo želenega outputa. Več takšnih sistemov skupaj bi omogočalo digitalno preračunavanje znotraj celice.

Pri MIT so že ustvarili sistem temelječ na trivalentni logiki — dva možna odziva se vključita smo pri nizkih ali visokih koncentracijah, vmes ostane sistem neaktiven.

Tako bi se lahko uporabljal za odzive na stopnjo glukoze v krvi. Uporabnost skoraj nima meja, delovanje se lahko temeljito prilagodi že z enostavno zamenjavo senzorja. Živi organizmi bi se uporabljali za odzivno doziranje vsakovrstnih zdravil, spremljanje onesnaženosti voda.

Znanstveniki ekipe z MIT so že ustanovili podjetje Synologic za proizvodnjo probiotičnih bakterij. Klinični testi se bodo pričeli do sredine leta 2017.