6 июня 2011

Компьютер из ДНК в теле человека – фантастика или реальность ближайшего будущего?

Компьютер из ДНК в теле человека – фантастика или реальность ближайшего будущего?

Недавно группа американских специалистов из Калифорнийского технологического института выступила с идеей запуска в человеческом организме так называемого ДНК-компьютера, который представляет собой сочетание особых цепей генных последовательностей в жидкой среде. По замыслу авторов предложения, такие биологические вычислительные устройства могут быть использованы для контроля состояния тех или иных параметров, а так же для регулирования выделения лекарственных препаратов, находящихся в специальных капсулах-переносчиках. Идея создания ДНК-компьютера основана на таком известном свойстве ДНК, как комплементарность. Говоря другими словами, нити определенных последовательностей могут образовывать друг с другом прочные пары. При этом соединение оказывается максимально прочным в случае точной комплиментарности последовательности одной нити последовательности другой.

Если же соответствие будет неполным, то такая пара окажется менее устойчивой и нить, лучше подходящая к одной из двух цепей «неправильной» пары, может вытеснить вторую цепь, заменив ее собой. Вот именно этот процесс последовательного вытеснения одних нитей другими и был использован калифорнийскими учеными при создании биологического компьютера из ДНК. В процессе своей работы ученые смогли создать несколько логических контуров, общее число нитей ДНК в которых равно 130. Самый большой контур включает в себя 74 нити, причем в настоящее время он способен извлекать квадратные корни из чисел вплоть до 15. Кроме того, устройство уже сейчас способно успешно выполнять логические операции «И» или «ИЛИ», хотя сами вычисления и занимают около 10 часов.

Здесь необходимо отметить еще один такой немаловажный момент, как неспособность биохимических реакций протекать со стопроцентной точностью. Данное ограничение обуславливает наличие в работе компьютеров из ДНК постоянного шума. Однако авторы смогли минимизировать этот шум посредством автоматического усиления сигнала самим устройством в том случае, если его вероятность превышает 80%, а также ингибированием всех сигналов, вероятность которых оказывается ниже 10%. Как сообщает на своих страницах интернет-портал life.comments.ua, основные идеи и моменты новой разработки изложены в недавнем пресс-релизе Калифорнийского технологического института.

Ну а в заключение остается добавить, что в будущем такие устройства, которые пока еще работают только в лабораторных условиях, с большим успехом могут быть использованы внутри человеческого тела. Например, они вполне могут взять на себя задачу осуществления контроля концентрации в крови того или иного вещества, на основании чего будут «принимать решение» о дозировании выделения соответствующего лекарственного средства, содержащегося в специальной капсуле.



Состояния, сопутствующие легкой форме COVID-19

Венское исследование MedUni предоставляет новую информацию для лучшего понимания болезни и потенциальных биомаркеров для разработки вакцины. В исследовании, недавно опубликованном в ведущем журнале Allergy, группа ученых MedUni Vienna под руководством иммунолога Винфрида Ф. Пикла и аллерголога Рудольфа Валента (оба из Центра патофизиологии, инфектиологии и иммунологии) показала, что существует семь «форм болезней» при COVID-19 с легким…

Апигенин снижает когнитивные нарушения в мышиной модели синдрома Дауна

У мышей, получавших апигенин, были лучшие показатели памяти и вехи развития. Согласно исследованию, проведенному учеными из Национального института здравоохранения и других учреждений, растительное соединение апигенин улучшило когнитивные нарушения и дефицит памяти, обычно наблюдаемые на мышах с синдромом Дауна. Апигенин содержится в цветках ромашки, петрушке, сельдерее, мяте перечной и цитрусовых. Исследователи скармливали соединение беременным мышам, несущим…

Как иммунная система обнаруживает скрытых «злоумышленников»?

Исследования, проведенные доцентом Техасского университета A&M Вонмуком Хвангом, привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака. Хван, доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National…

Прорыв в регенеративной стоматологии

Новые знания о клеточном составе и росте зубов могут ускорить развитие регенеративной стоматологии — биологической терапии поврежденных зубов, а также лечения чувствительности зубов. Исследование, проведенное учеными из Каролинского института, опубликовано в Nature Communications. Зубы развиваются в результате сложного процесса, в котором мягкие ткани с соединительной тканью, нервами и кровеносными сосудами соединяются с тремя различными типами…

Долгосрочные неврологические последствия COVID-19

Готов ли мир к волне неврологических последствий, которые могут возникнуть в результате COVID-19? Этот вопрос находится в авангарде исследований, проводимых в Институте неврологии и психического здоровья Флори. Команда нейробиологов и клиницистов изучает потенциальную связь между COVID-19 и повышенным риском болезни Паркинсона, а также меры, чтобы опередить кривую. «Хотя ученые все еще изучают, как вирус SARS-CoV-2…