Новое устройство может сделать крупные биологические цепи практичными

Исследователи из MIT разработали устройство, которое значительно снижает непредсказуемость в работе сложных синтетических биологических цепей, приближая их поведение к предсказуемости электронных аналогов. Результаты опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

Проблема предсказуемости

Биологические цепи, подобно электронным, могут обрабатывать входные сигналы и выдавать определённый выход. Однако, хотя отдельные компоненты таких цепей реагируют точно и предсказуемо, при их объединении результат становится менее прогнозируемым. Это связано с тем, что в сложной жидкой среде внутри клетки все компоненты находятся вместе, и химические взаимодействия могут вызывать нежелательные обратные связи.

Решение: биологический "буфер"

Команда под руководством доцента Домитиллы Дель Веккьо и профессора Рона Вайсса создала устройство, названное load driver (буфер нагрузки). Его функция аналогична буферным устройствам в электронных схемах:

• Оно создаёт буфер между сигналом и выходом.
• Предотвращает распространение эффектов сигнализации обратно по системе.
• Исключает задержки на выходе.

Потенциальные применения

Исследование находится на ранней стадии, но концепция открывает широкие возможности:

• Биосенсоры: Клетки, способные обнаруживать специфические молекулы (например, маркеры раковых клеток) и запускать целевой ответ (высвобождение убивающих рак молекул).
• Лечение диабета: Синтетические цепи, постоянно измеряющие уровень глюкозы в крови и автоматически запускающие высвобождение инсулина.

Значение разработки

Внедрение load driver в арсенал компонентов для проектирования биологических цепей позволяет:

• Создавать более сложные и функциональные схемы.
• Обеспечивать их надёжную и предсказуемую работу, что критически важно для точного различения, например, раковых и здоровых клеток.

Ведущий автор: аспирант MIT Дипак Мишра. Соавторы: недавние магистры Филипп Ривера и Аллен Лин.