Клетки млекопитающих превратили в биокомпьютеры

Ученые создали несколько логических устройств на основе генных сетей, работающих в индивидуальных клетках млекопитающих. Среди них самые сложные на сегодняшний день - полусумматор и полувычитатель. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое описание публикует сайт Швейцарской высшей технической школы Цюриха. 

В ДНК клеток млекопитающих, выращиваемых в чашках, исследователи ввели гены, кодирующие рецепторы, транскрипционные факторы и другие белки. Исходными данными для вычисления в искусственной генетической сети выступали концентрации двух веществ - эритромицина и флоретина, веществ, которые не встречаются в клетках млекопитающих, но известны у других организмов. Связываясь со своими искусственно введенными рецепторами, эти вещества активировали специальные гены, взаимодействие между которыми и являлось основой вычисления. О результатах вычисления можно было судить по выработке двух флюоресцентных белков - зеленого и красного.

Например, если устройство работало по принципу логического полусумматора, то зеленый белок вырабатывался в ответ на эритромицин или флорецин, а красный - только при их одновременном присутствии. При работе в режиме полувычитателя, красный белок вырабатывался при наличии эритромицина, но только тогда, когда отсутствовал флоретин.

Разработанные устройства могут помочь биологом создавать искусственные генетические сети, сложно реагирующие на внешние условия. Они могут также пригодиться для создания синтетических организмов с новыми функциями. В арсенале синтетической биологии уже имеются простые запоминающие устройства и реле.

Обычно искусственные генетические сети создают для применения в бактериях, поэтому работа, сделанная на клетках млекопитающих, имеет для биологов дополнительную ценность. У ядерных организмов (у млекопитающих в особенности), из-за особенностей функционирования генома и общей сложности генетических сетей, работа чужеродных генов часто бывает невозможна.