Ученые из Еврейского университета Иерусалима создали биопроцессоры внутри живых человеческих клеток, способные параллельно обрабатывать несколько сигналов и принимать решения по аналогии с компьютерными чипами. Методика опубликована в журнале Nature Communications.
Был использован природный процесс сплайсинга — механизма созревания матричной РНК, при котором из нее удаляются лишние части и склеиваются нужные.
Благодаря использованию природного процесса биологические вычисления требуют гораздо меньшего количества промежуточных этапов и генетических строительных блоков. В качестве демонстрации ученые успешно воссоздали в клетках аналоги важнейших компьютерных компонентов, включая трехбитный сумматор для двоичной математики и мультиплексор для выбора сигналов. В систему также встроили функцию безопасности: при обнаружении системной перегрузки или ошибки клетка подает предупреждающий световой сигнал с помощью флуоресцентных белков.
Главная цель этой технологии — создание умных терапевтических клеток для медицины будущего. Запрограммированная клетка сможет одновременно сканировать организм на множество маркеров заболеваний и активировать лечение исключительно при обнаружении строго заданной комбинации симптомов. Это позволит уничтожать очаги болезней, например опухоли, при первых же симптомах без вреда для здоровых тканей. В рамках экспериментов авторы уже запрограммировали клетки на выработку иммунного белка интерлейкин-15 для борьбы с раком.
Соавтор исследования доктор Лиор Нисим отмечает:
«Наш подход делает возможным создание продвинутых биологических программ, защищающих организм».