Клетки запрограммировали как компьютеры для борьбы с болезнями
Клетки можно запрограммировать подобно компьютеру для борьбы с раком, гриппом и другими серьёзными заболеваниями благодаря прорыву в синтетической биологии, сделанному в Университете Уорика.
Исследование под руководством профессора Альфонсо Харамильо показало, что распространённую молекулу — рибонуклеиновую кислоту (RNA), которая в изобилии производится людьми, растениями и животными, — можно генетически модифицировать, чтобы программировать действия клетки.
Помимо борьбы с болезнями и повреждениями у людей, учёные могут использовать эту технику для контроля растительных клеток и решения экологических и сельскохозяйственных проблем, повышая устойчивость растений к болезням и вредителям.
RNA переносит информацию между белком и ДНК в клетках. Профессор Харамильо доказал, что эти молекулы можно производить и организовывать в заданные последовательности команд — подобно кодам компьютерного программного обеспечения, — которые передают клеткам конкретные инструкции, программируя их на нужные действия.
Подобно классической вычислительной системе Тьюринга, клетки способны обрабатывать и реагировать на инструкции и коды, введённые в их основную систему.
Аналогично программному обеспечению на компьютере или приложениям на мобильном устройстве, можно создать множество различных последовательностей RNA, чтобы наделить клетки «Виртуальной Машиной», способной интерпретировать универсальный язык RNA и выполнять конкретные действия для решения различных заболеваний или проблем.
Это позволит создать новый тип персонализированной и эффективной медицины, давая возможность «загружать» последовательность действий в клетки, инструктируя их выполнять сложные решения, закодированные в RNA.
Исследователи сделали своё открытие, сначала смоделировав все возможные взаимодействия последовательностей RNA на компьютере, а затем создав ДНК, кодирующую оптимальные конструкции RNA, для проверки на бактериальных клетках в лаборатории.
После индукции производства бактериальными клетками генетически модифицированных последовательностей RNA учёные наблюдали, что они изменили экспрессию генов клеток в соответствии с RNA-программой. Это продемонстрировало, что клетки можно программировать предопределёнными RNA-командами, подобно микропроцессору компьютера.
Комментарий профессора Альфонсо Харамильо:
«Способность молекул RNA взаимодействовать предсказуемым образом и с альтернативными конформациями позволила нам сконструировать сети молекулярных переключателей, которые могут быть настроены на обработку произвольных команд, закодированных в RNA.
На протяжении последнего года моя группа разрабатывала методологии, позволяющие RNA чувствовать окружающую среду, выполнять арифметические вычисления и контролировать экспрессию генов без участия белков, что делает систему универсальной для всех царств живых организмов.
Клетки могли бы считывать RNA-"программное обеспечение" для выполнения закодированных задач, что позволило бы им обнаруживать аномальные состояния, инфекции или запускать программы развития».