Создание биологических транзисторов - последний шаг к биокомпьютерам

Биоинженеры Университета Стенфорда создали первый в своём роде биологический транзистор на основе генетического материала, ДНК и РНК. Биологический транзистор получил название «транскриптор» и стал последним компонентом, которого до сих пор недоставало для создания полноценного биологического компьютера, способного работать внутри живых клеток. Такие компьютеры смогут фиксировать изменения в клеточном состоянии, записывать эти изменения в память на основе ДНК, и каким-либо образом реагировать на них, например, дать команду остановить производство инсулина, или самоликвидироваться при обнаружении рака.

Между биологическим транскриптором и цифровым транзистором напрашиваются прямые аналогии. Транзисторы контролируют протекание электрического тока, а транскрипторы – прохождение РНК-полимеразы вдоль нитей ДНК, используя комбинацию ферментов. Подбор этих ферментов является крайне важной задачей, чтобы они могли функционировать в бактериях, плесени, растениях и животных, тем самым позволяя биокомпьютерам работать в широком спектре живых организмов.

В транзисторах малый ток контролирует прохождение большого; точно так же, усиление сигнала используется и в транскрипторах. Едва заметное изменение активности фермента, который играет роль затвора, приводит к масштабным изменениям состояния двух связанных с ним генов, выполняющих роль каналов. Комбинируя множество транскрипторов, исследователи создают различные типы логики: AND, NAND, OR, XOR, NOR и XNOR.

Естественно, только логики для создания компьютера недостаточно. Нужна память для хранения данных и шины для соединения транскрипторов и памяти. Работой над решением этих задач занимаются несколько групп в различных университетах: в самом Стенфорде в качестве памяти используются вирус М13, передающий нити ДНК между клетками.

Конечно, ждать биокомпьютеров на прилавках магазинов в ближайшее время не приходится, однако, заложена основа для создания простых сенсоров, способных фиксировать изменения состояния клеток. Биокомпьютеры смогут применяться в качестве системы раннего оповещения о начале распространения заболеваний и как инструмент диагностики, в качестве средства контроля за выработкой гормонов, помогут воспроизводить здоровые клетки или остановить воспроизводство больных. Возможно, в результате отпадёт надобность во многих существующих ныне лекарствах.