細胞像計算機一樣編程以對抗疾病
由于華威大學(xué)合成生物學(xué)的突破，細胞可以像計算機一樣進行編程，以對抗癌癥，流感和其他嚴重疾病。在生命科學(xué)學(xué)院的Alfonso Jaramillo教授的帶領(lǐng)下，一項新研究發(fā)現(xiàn)，人類，植物和動物大量生產(chǎn)的常見分子 - 核糖核酸(RNA)可以通過基因工程設(shè)計，使科學(xué)家能夠?qū)ζ溥M行編程。一個細胞。除了對抗人類的疾病和傷害外，科學(xué)家們還可以利用這種技術(shù)控制植物細胞，扭轉(zhuǎn)環(huán)境和農(nóng)業(yè)問題，使植物更能抵御疾病和害蟲。
RNA在細胞中攜帶蛋白質(zhì)和DNA之間的信息，Jaramillo教授已經(jīng)證明這些分子可以生成并組織成定制的命令序列 - 類似于計算機軟件的代碼 - 將特定指令提供給細胞，編程它們做什么我們想要.Jaramillo教授認為，就像經(jīng)典的圖靈計算機系統(tǒng)一樣，細胞能夠處理和響應(yīng)輸入主系統(tǒng)的指令和代碼。
與在計算機上運行的軟件或移動設(shè)備上的應(yīng)用程序類似，可以創(chuàng)建許多不同的RNA序列，以使用“虛擬機”賦予細胞能力，能夠解釋通用RNA語言，并執(zhí)行特定操作以解決不同的疾病或問題。這將允許一種新型的個性化和高效的醫(yī)療保健，允許我們將一系列動作“下載”到細胞中，指導(dǎo)他們執(zhí)行在RNA中編碼的復(fù)雜決策。
研究人員通過首先在計算機上模擬所有可能的RNA序列相互作用，然后構(gòu)建編碼最佳RNA設(shè)計的DNA，在實驗室中對細菌細胞進行驗證來完成他們的發(fā)明。在誘導(dǎo)細菌細胞產(chǎn)生基因工程RNA序列后，研究人員觀察到他們根據(jù)RNA程序改變了細胞的基因表達 - 證明細胞可以用預(yù)先定義的RNA命令編程，方式是電腦的微處理器。
華威綜合生物學(xué)中心的Alfonso Jaramillo教授評論道：“RNA分子以可預(yù)測的方式與其他構(gòu)象相互作用的能力使我們能夠設(shè)計出分子開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以處理RNA中編碼的任意順序。“在過去一年中，我的團隊一直在開發(fā)方法，使RNA能夠感知環(huán)境，進行算術(shù)計算并控制基因表達而不依賴蛋白質(zhì)，這使得該系統(tǒng)在所有活著的王國中都具有普遍性。“細胞可以讀取RNA'軟件'來執(zhí)行編碼任務(wù)，這可能使細胞檢測到異常狀態(tài)，感染或觸發(fā)發(fā)育程序。”
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