Ученые произвели вычисления на базе ДНК в живой клетке
Химики из Университета штата Северная Каролина в США выполнили логическую операцию на базе ДНК. Примеры логического оператора (в схемотехнике он называется логическим вентилем) в двоичной системе исчисления, на которой основана работа всей вычислительной техники, это, например, И (0 и 0 = 0, 0 и 1 = 0, 1 и 1 = 1), ИЛИ (0 или 0 = 0, 0 или 1 = 1, 1 или 1 = 1), НЕ (НЕ 1 = 0, НЕ 0 = 1) и т.д. И, ИЛИ, НЕ — это, соответственно, логические операторы. Если в микропроцессорной вычислительной технике роль таких операторов выполняют транзисторы, то в примитивных ДНК-компьютерах — различные комбинации цепочек ДНК. Но до сих пор такие конструкции создавались искусственно в лабораторных условиях.
Химики Алекс Дейтерс (Alex Deiters) и Джеймс Хемпфилл (James Hemphill) из северо-каролинского университета решили выяснить, может ли логический вентель на базе ДНК обнаружить присутствие особых микроРНК в человеской клетке. С этой целью ученые задействовали логический вентиль (или проще говоря, логический оператор) И, который должен был отреагировать на присутствие двух микроРНК — миРНК-21 и миРНК-122.
Точно также, как транзистор обычного компьютера (в микропроцессоре Intel Core i7 Sandy Bridge-E, например, 2.27 млрд. транзисторов) использует сочетание входов в определенном состоянии для получения нужного сигнала на выходе, логический вентиль «И» наших героев активировался только тогда, когда обе микроРНК, миРНК-21 и миРНК-122, присутствовали в клетке. Возвращаясь к нашему описанию двоичной системы, каждая из этих двух микроРНК исполняла роль 1: 1 И 1 = 1 («Обе микроРНК присутствуют»). Если ответ был положительным, выходной сигнал обозначался высвобождением люминесцентной (светящейся в темноте) молекулы.
Дейтерс полагает, что использование таких ДНК — логических вентилей позволит проводить более точную диагностику различных заболеваний, особенно рака.
«Люминесцентная молекула, которую мы использовали в этой конструкции, может выступать в качестве маркера, идентифицирующего раковую клетку», — говорит исследователь. «Или в ответ на присутствие определенных микроРНК вместо люминесцентных молекул можно активировать непосредственно терапевтических агентов, которые займутся лечением самой болезни.»
Результаты исследования опубликованы в Журнале Американского Химического Общества. Финансируется исследование за счет грантов Американского Химического Общества и Американского Общества Рака.