Cello - язык программирования живой клетки
Оригинал взят у navigator011
В продолжение тем:
Интерфейс
Интерфейс (дополнение)
Химпьютер
Технология программного кода «Cello», разработанная совместной группой ученых Массачусетского технологического института (MIT), Бостонского университета и Национального института стандартов и технологий позволяет прописывать в ДНК клеток бактерий требуемый набор свойств и создавать биологические схемы с нужными логическими параметрами, работающие прямо внутри живой клетки.
В основе концепции «Cello» лежит гениально простая идея о том, что процессы, происходящие в биологических клетках организмов поддаются программированию посредством методов, аналогичных вычислительным алгоритмам знакомых нам компьютерных систем. Использовав такую предпосылку ученые смогли создать новый язык программирования для логических элементов на основе нуклеиновых кислот.
Эксперименты, уже проведенные группой исследователей подтвердили жизнеспособность теоретической концепции «Cello» на практике. Масштаб предложенных идей и первых полученных результатов выглядят очень впечатляюще. В ходе экспериментов были созданы работающие биологические схемы, состоящие из последовательностей до 12 000 ДНК-оснований в основу которых легли семь базовых логических элементов. Используя их алгоритмы ученые собрали порядка 60 таких биологических схем, 45 из которых многократно отработали свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первой серии тестов и устранение выявленных багов позволили в итоге довести процент корректно работающих схем до 95%.
“Работая с бактериями, вы используете текстовый язык программирования точно так же, как программируете компьютер или микроконтроллер, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот - пояснил Кристофер Войт (Christopher Voigt), профессор Массачусетского технологического института. - Текст исходной программы превращается в последовательность ДНК, которая синтезируется любым из хорошо известных и доступных методов и помещается внутрь живой клетки”.
Можно сказать, что модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии в буквальном смысле превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.
Одно из намеченных направлений - создание сложных биологических систем - “станций” внутри клетки, позволяющих ей самостоятельно находить, идентифицировать и нейтрализовывать очаги заболеваний путем вырабатывания необходимого в текущий момент лекарственного препарата.
Перспективы применения технологии «Cello» не ограничиваются только лишь медицинским направлением. Одно из множества возможных альтернативных путей использования - сельское хозяйство. В частности допускается обработка насаждений различных с/х культур бактериями, запрограммированными на выработку инсектицидов - составов, уничтожающих вредоносных насекомых при их обнаружении.
Еще один из вариантов применения технологии - создание особых дрожжевых клеток, которые будут способны остановить собственный процесс ферментации в случае формирования слишком большого количества токсичных побочных продуктов.
/Источник/
В продолжение тем:
Интерфейс
Интерфейс (дополнение)
Химпьютер
Технология программного кода «Cello», разработанная совместной группой ученых Массачусетского технологического института (MIT), Бостонского университета и Национального института стандартов и технологий позволяет прописывать в ДНК клеток бактерий требуемый набор свойств и создавать биологические схемы с нужными логическими параметрами, работающие прямо внутри живой клетки.
В основе концепции «Cello» лежит гениально простая идея о том, что процессы, происходящие в биологических клетках организмов поддаются программированию посредством методов, аналогичных вычислительным алгоритмам знакомых нам компьютерных систем. Использовав такую предпосылку ученые смогли создать новый язык программирования для логических элементов на основе нуклеиновых кислот.
Эксперименты, уже проведенные группой исследователей подтвердили жизнеспособность теоретической концепции «Cello» на практике. Масштаб предложенных идей и первых полученных результатов выглядят очень впечатляюще. В ходе экспериментов были созданы работающие биологические схемы, состоящие из последовательностей до 12 000 ДНК-оснований в основу которых легли семь базовых логических элементов. Используя их алгоритмы ученые собрали порядка 60 таких биологических схем, 45 из которых многократно отработали свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первой серии тестов и устранение выявленных багов позволили в итоге довести процент корректно работающих схем до 95%.
“Работая с бактериями, вы используете текстовый язык программирования точно так же, как программируете компьютер или микроконтроллер, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот - пояснил Кристофер Войт (Christopher Voigt), профессор Массачусетского технологического института. - Текст исходной программы превращается в последовательность ДНК, которая синтезируется любым из хорошо известных и доступных методов и помещается внутрь живой клетки”.
Можно сказать, что модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии в буквальном смысле превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.
Одно из намеченных направлений - создание сложных биологических систем - “станций” внутри клетки, позволяющих ей самостоятельно находить, идентифицировать и нейтрализовывать очаги заболеваний путем вырабатывания необходимого в текущий момент лекарственного препарата.
Перспективы применения технологии «Cello» не ограничиваются только лишь медицинским направлением. Одно из множества возможных альтернативных путей использования - сельское хозяйство. В частности допускается обработка насаждений различных с/х культур бактериями, запрограммированными на выработку инсектицидов - составов, уничтожающих вредоносных насекомых при их обнаружении.
Еще один из вариантов применения технологии - создание особых дрожжевых клеток, которые будут способны остановить собственный процесс ферментации в случае формирования слишком большого количества токсичных побочных продуктов.
/Источник/