Wissenschaftler haben Säugetierzellen genetisch manipuliert, die in der Lage sind, logische Befehle und Berechnungen auf ähnliche Weise wie Computer auszuführen. Wissenschaftliche Bemühungen zur Gentechnologie biologischer Zellen sind kein neues Forschungsgebiet. Andere Forscher haben zuvor organische Materialien verwendet und genetisch optimiertSie müssen logische Aufgaben wie Zellen ausführen, die leuchten, wenn der Sauerstoffgehalt sinkt. Diese Art der Gentechnik ist für bakterielle Organismen wie E. coli einfach, da sie leichter zu manipulieren sind.
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Genetische Schaltkreise
Frühere Erstellungsversuche genetische Schaltkreise in menschlichen Zellen haben zu Fehlern geführt einfach weil die als Transkriptionsfaktoren bezeichneten Proteine, die das Ein- und Ausschalten der Gene bewirken, nicht einheitlich funktionieren.
Forscher von Boston University BU sind von diesen Transkriptionsfaktoren abgewichen und haben alternativ einen geeigneteren Ein- und Ausschaltenzym-Schalter verwendet, der als DNA bekannt ist Rekombinase . Eine DNA-Rekombinase ist ein genetisches Rekombinationsenzym, das in der Lage ist, die Struktur von Genomen zu manipulieren und Genexpressionen wie das Ein- oder Ausschalten zu steuern. Rekombinase fungiert als Enzymschneidwerkzeug, indem selektive Teile von a herausgeschnitten werden DNA-Strang und Zurücknähen der abgetrennten Enden der Doppelhelix .
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Die Wissenschaftler haben dann einen genetischen Schaltkreis namens erstellt. 'Boolesche Logik und Arithmetik durch DNA-Exzision' BLADE und eingebettet in eine menschliche embryonale Niere. Der BLADE-Kreislauf funktioniert durch Verlassen auf Rekombinasen unter der Kontrolle von a einzelner Promotor das Schaltungssignale auf einer Transkriptionsschicht enthält. Durch die Verwendung von BLADE, 113 Schaltkreise wurden in einer menschlichen embryonalen Niere und in Jurkat-T-Zellen gebaut, in denen 109 Schaltkreise 96,5% Erfolgsrate wie beabsichtigt funktionierten, ohne die Schaltkreise anpassen zu müssen. Mit dieser komplexen Manipulation von biologischem Material gelang es dem Team, erfolgreich zu arbeitenDie Arbeit der genetischen Schaltkreise. Eines der interessantesten Merkmale dieses Schaltkreises ist die Schaffung von a Boolesche Nachschlagetabelle aus menschlichen Zellen mit sechs verschiedenen Eingaben . Eine von 16 logischen Operationen wurde durch die Kombination der Eingänge durchgeführt.
Anwendungen für gehackte Zellen
Derzeit sind die Studien der BU-Forscher nur " Proof of Concept "Das Team untersucht jedoch eine Reihe biologischer Möglichkeiten. Eine mögliche Verwendung dieser Technologie ist Manipulieren von T-Zellen zur Vernichtung von Tumorzellen durch Verwendung von Proteinen, die Krebszell-Biomarker erkennen können. Die genetischen Schaltkreise könnten auch in verwendet werden Verwandeln von Stammzellen in gewünschte Zellen durch Verwendung verschiedener Signale und durch Erzeugung von Geweben durch Verwendung von Befehlen.
Diese Biocomputer können auch zur Diagnose von Krankheiten eingesetzt werden durch ausgelöst durch Proteine, die mit der spezifischen Krankheit assoziiert sind . Wenn beispielsweise die gentechnisch veränderten Zellen in Kombination mit der Blutprobe eines Patienten aufleuchten, ist das Ergebnis ein positiver Hinweis darauf, dass sie mit der Krankheit infiziert sind. Derzeitige Methoden zum Testen von Blutproben sind mühsam und teuer, so dass diese Art von WissenschaftFortschritt könnte dem medizinischen Bereich viel Geld sparen.
Eine intelligente biologische Manipulation mit vielen nützlichen Anwendungen, das ist in der Tat das Schöne an der Wissenschaft.