Σάββατο, 1 Νοεμβρίου 2008

Προγραμματίζοντας το ανθρώπινο σώμα

Ένας νέος βιο-υπολογιστής, που θα μιλάει τη γλώσσα των κυττάρων, θα επιτρέπει στους επιστήμονες να «προγραμματίζουν» τα μόρια και να εκτελούν εντολές μέσα στο ανθρώπινο σώμα.

Τέτοιου είδους συσκευές θα μπορούσαν κάποτε να επιτρέψουν στον άνθρωπο να χειριστεί βιολογικά συστήματα άμεσα, σχολιάζει η Christina Smolke, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, η οποία συμμετείχε στην έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science.

Οι βιο-υπολογιστές ίσως τελικά να βοηθήσουν ως εγκέφαλοι στην παραγωγή βιοκαυσίμων από κύτταρα ή να ελέγξουν «έξυπνα φάρμακα», τα οποία θα μπορούν να ωφελήσουν υπό ορισμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, ένα έξυπνο φάρμακο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε κυτταρικό περιβάλλον για να διεγείρει μια αυτοκαταστροφική λειτουργία σε περίπτωση ανίχνευσης κάποιας ασθένειας, σχολιάζει η Smolke.

Φονικοί υπολογιστές

Ο νέος βιο-υπολογιστής αποτελείται από τμήματα τροποποιημένου RNA που δημιουργείται μέσα σε κύτταρα.

Το RNA είναι μια μοριακή δομή παρόμοια με το DNA, η οποία κωδικοποιεί την γενετική πληροφορία για την παραγωγή διαφόρων πρωτεϊνών.

Τα δεδομένα που εισάγονται στους βιο-υπολογιστές είναι μόρια που επιπλέουν γύρω από ένα κύτταρο. Τα αποτελέσματα εξάγονται μετά από αλλαγές στην παραγωγή πρωτεϊνών. Για παράδειγμα, ένας υπολογιστής-RNA θα πρέπει να μπορεί να συνδυαστεί με δυο διαφορετικά μόρια. Εάν και τα δύο στοχεύουν προς μόρια που βρίσκονται σε αυτόν, προκαλούν την αλλαγή του σχήματος του υπολογιστή.

Έτσι, ο βιο-υπολογιστής αυτή τη στιγμή έχει το σωστό σχήμα για να συνδεθεί με το DNA, να επηρεάσει άμεσα τη γενετική έκφραση και την παραγωγή των επιθυμητών πρωτεϊνών. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να επηρεάσουν το κύτταρο με διάφορους τρόπους, όπως εξολοθρεύοντας το, εάν είναι καρκινικό.

Η επιστημονική ομάδα σχεδίασε τα διαφορετικά τμήματα του υπολογιστή-RNA ώστε να είναι μοριακά και έτσι τα διάφορα τμήματα να μπορούν να αναμιχθούν και να ταιριάξουν.

«Ανάλογα με το συνδυασμό που χρησιμοποιούμε, έχουμε διαφορετικά αποτελέσματα,» σχολιάζει η Smolke.

Η φύση έχει την τάση να βοηθάει την εξέλιξη ειδικών μορίων που πραγματοποιούν διάφορες λειτουργίες με ακρίβεια. Η δημιουργία μερικών εναλλακτικών στοιχείων, που βοηθούν στην εκτέλεση πολλαπλών λειτουργιών, είναι μια διαφορετική αλλά πολύ αποδοτική προσέγγιση, σχολιάζουν οι επιστήμονες.

Οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι οι βιο-υπολογιστές θα ξεπεράσουν ή έστω θα φτάσουν πολύ δύσκολα την απόδοση των ηλεκτρονικών υπολογιστών.

«Οι υπολογιστές αυτοί δεν έχουν σκοπό απλά να τρέξουν κάποιο λειτουργικό σύστημα ή κάποιο παιχνίδι,» σχολιάζει ο Ron Weiss, ηλεκτρολόγος μηχανικός και μοριακός βιολόγος από το πανεπιστήμιο του Princeton στο New Jersey. Αντιθέτως, οι βιο-υπολογιστές θα πρέπει να συνδυάζονται και να αλληλεπιδρούν άμεσα με κυτταρικές διαδικασίες.

«Βασικά οι υπολογιστές αυτοί θα πρέπει να μιλάνε τη γλώσσα των κυττάρων,» σχολιάζει ο Weiss, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. Ο Weiss αναφέρει ότι τα νέα αποτελέσματα διευρύνουν τους ορίζοντες σχετικά με όλα αυτά που θα μπορούσαν να γίνουν μέσω των βιολογικών υπολογιστών.

«Παλιότερα οι βιο-υπολογιστές δεν ήταν τόσο πολύπλοκοι,» αναφέρει ο Weiss προσθέτοντας ότι η Smolke «επεκτείνει τις ήδη υπάρχουσες γνώσεις.»

Η επίγνωση

Ο Ehud Shapiro είναι ένας επιστήμονας πληροφορικής και βιολογίας από το Ινστιτούτο Επιστήμης Weizmann του Ισραήλ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Η ομάδα του Shapiro προχώρησε στην δημιουργία βιο-υπολογιστή χρησιμοποιώντας DNA, που βρισκόταν σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και πραγματοποιούσε απλούς υπολογισμούς. Όμως, σε αντίθεση με τους νέους βιο-υπολογιστές, ο δοκιμαστικός σωλήνας του Shapiro δεν είχε μνήμη και δεν αλληλεπιδρούσε με το περιβάλλον του με οποιοδήποτε τρόπο.

«Η μελέτη της επιστημονικής ομάδας της Smolke αναδεικνύει έναν υπολογιστή, ο οποίος μπορεί να ανταποκριθεί σε μόρια που βρίσκονται μέσα σε ένα κύτταρο,» σχολιάζει ο Shapiro.

Ο Shapiro οραματίζεται την ημέρα που οι υπολογιστές–RNA θα αντικατασταθούν από πιο εξελιγμένες συσκευές, κατασκευασμένες από πρωτεΐνες.

«Οι πρωτεΐνες είναι οι πιο αποτελεσματικές φυσικές μηχανές που γνωρίζουμε,» σχολιάζει ο Shapiro. «Ξέρουμε πώς να χρησιμοποιούμε το RNA για να κάνουμε απλά πράγματα αλλά δεν μπορούμε ακόμα να σχεδιάσουμε πρωτεΐνες.»

Πηγή: http://news.pathfinder.gr/

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Παλαιότερες Αναρτήσεις

prev next

































.

Blog Archive