Создан язык программирования клеток с помощью молекул ДНК



    Инженеры из университета Вашингтона разработали структурированный набор инструкций для программирования химических реакций в лабораторной среде или живой клетке с помощью молекул ДНК. Наличие такого языка должно помочь в проектировании сложных молекулярных структур с нужными свойствами.

    ДНК — молекула, состоящая из четырёх азотистых оснований (A, G, T, C), которая позволяет закодировать в четверичной системе счисления информацию для синтеза белка через транскрипцию в РНК на своей матрице. Именно молекулы ДНК, исполняя свой код в определённой последовательности, несмотря на свою простоту и малый размер, позволяют клеткам сконструировать организм практически любой сложности, вплоть до человека. При этом молекула ДНК обеспечивает потрясающую плотность записи данных, высокую надёжность и многоуровневую систему защиты информации от повреждений. Для химиков и специалистов по информатике — это идеальный контейнер для записи информации, недавно они добились плотности записи 2,2 петабайта на грамм молекул.

    Специалисты из Вашингтонского университета пошли ещё дальше. «Мы начинаем с абстрактного, математического описания химической системы, а затем используем ДНК для конструирования молекул, которые реализуют требуемую динамику, — объясняет суть своей работы Георг Силиг (Georg Seelig), помощник профессора по электротехнике и информатике, один из авторов нового языка программирования. — В итоге мысль воплощается в жизнь, так что вы можете использовать эту технологию для создания инструментов общего назначения».

    Такие синтетические ДНК выполняют роль контроллера с молекулярными цепями управления, но основе которого можно осуществлять вычисления и необходимые химические действия на клеточном уровне, как показано на диаграмме.



    В идеале, в арсенале учёных появится универсальный фреймворк, подходящий для программирования клеток или, в данном смысле, химических компьютеров. Они смогут выполнять инструкции, заданные не природой, а уже человеком. Хотя это не реверс-инжинириг языка природы, но аналогичный фреймворк, который эмулирует его функции на самом базовом уровне. Например, мы можем заставить живые клетки реагировать на заданные химические вещества — и работать как биосенсоры. Такие маленькие «компьютеры» можно даже внедрять в человека для выполнения определенной примитивной задачи, например, доставки лекарства. Более того, они могут быть запрограммированы на выполнение разных программ, в зависимости от необходимости.

    Результаты работы ученых опубликованы 29 сентября в журнале Nature Nanotechnology.
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 21
    • +6
      Интересно, как будет выглядеть, а главное что будет делать типичный «хэллоуворлд»?
      • +3
        Очевидно заставлять клетку делиться.
        • +2
          Конечно нет. Оно будет демонстрировать признак, зависящий от одного белка. Например светиться, менять цвет, быть устойчивым к антибиотику.
          • +1
            Ваша первая программа — текстовый редактор с шорткатами?
            • +1
              Деление клетки далеко не примитивная операция, сделать свечение гораздо проще. Деление — сложный механизм, включающий копирование ДНК, и оно этим ДНК, если уж грубо говорить, не управляется. Не вся клетка в своих дейстиях руководствуется ДНК, только её части.
              • +1
                Заставить клетку светиться — это примерный аналог вывода слова на экран. Заставить клетку поделиться — это как написать самотрансформирующийся полиморфный вирус. То что она делится сама по себе вовсе не значит, что ее легко заставить это сделать, если она не хочет :)
              • 0
                Моргать светодиодиком)
          • +15
            Алфавит «языка» подозрительно напоминает brainfuck. Его явно не зря придумывали…
            • –5
              Когда читал представилось, что можно будет распечать ДНК или клетку, которая просинтезирует нужное вещество, например лекарство. А сам код ДНК скачать с интернета описанное на этом языке программирования. Или самому написать. А потом представил как мой сосед травонет весь город. Такие технологию могут появиться в люьой момент и миг изменить нашу жизьн даже больше чем мобильные телефон или интернет
              • +1
                По веществу нельзя так просто построить метод синтеза и, следовательно, нужную последовательность ДНК. Здесь программирование используется для построения веществ, биологический метод синтеза которых уже известен.
              • +1
                То есть я уже могу дома изготовить, скажем, баночку E. coli, обладающую нужными мне свойствами? Какие именно свойства можно описать? Как у языка с побочными эффектами?
                • 0
                  Привет, Десколадеры!
                  • +4
                    Честно говоря для меня основной проблемой при чтении наших научных статей является их сухость, а западных — излишняя популяризация.
                    Очень трудно понять — где конкретные достижения, а где «хотелки» ученых.
                    • +1
                      Это абстракт. Из него вообще ничего не понятно по сути. Хотел почитать полную версию — просят 150$. Ну и фиг с ним.
                    • +5
                      Разработчики всего мира ждут релиза 3Д-принтера, который сможет «релизить» код таких программ.

                      Наконец-то, можно будет собрать идеального пользователя для своих продуктов.
                      • 0
                        Такие «принтера» уже есть. Правда пока напечатать геном, например, человека предсатвляется малореальным.
                      • 0
                        Напомнило чем-то ассемблер :)

                        Такие маленькие «компьютеры» можно даже внедрять в человека для выполнения определенной примитивной задачи, например, доставки лекарства. Более того, они могут быть запрограммированы на выполнение разных программ, в зависимости от необходимости.


                        «Программируем клетки — от амебы до человека. Автор не несет ответственности за новые вирусы, использующие код из этой книги»
                        • +2
                          >>как показано на диаграмме

                          Ммм, теперь все понятно :)
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            • +2
                              Первым делом «напишу» себе аквариумную кошку — приходят гости, а у меня кошка с жабрами в аквариуме плавает.
                              • 0
                                А я открою конкурс на самого страшного мутанта из подручных домашних животных, с запретом на дальнейшее распространение исходных кодов монстров и самих исходников

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.