研究人員設計了一種新型的DNA計算機,可以在人體細胞中工作,這可能為一種遙遠的技術鋪平道路,該技術能夠從健康的組織中挑選出患病細胞。該系統在一個稱為RNA干擾(RNAi)的過程中執行,其中小的RNA分子阻止基因產生蛋白質。
目標是將DNA注入人體細胞,DNA可以僅根據細胞內部的分子的混合物來確定細胞是否癌變或患病。 感知到疾病後,DNA可能會觸發精確劑量的治療作為回應。 然而,這項技術還很遙遠。 目前,研究人員正在測試將DNA轉化為通用計算機的不同方法,這些計算機可以檢測某些分子的組合,並透過產生其他分子來響應。
“中心挑戰是如何建立一個能夠做出‘分子決策’的‘分子計算機’,”哈佛大學的生物工程師雅各夫·本森說。 研究人員已經設計出強大的試管DNA計算機,可以玩井字遊戲或執行基本的邏輯任務,但讓它們在人體細胞中工作可能很棘手,本森說。
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RNAi是細胞自然進行的過程。 細胞產生被稱為短干擾RNA(siRNA)分子的物質,這些分子識別基因中相應的DNA序列並導致它們關閉。
本森和他的同事設計了一個靶基因,使其對他們自己設計的幾種不同的siRNA敏感。 在最簡單的情況下,他們引入了一個單一的siRNA分子來關閉編碼熒光蛋白的靶基因。 在更復雜的情況下,一對siRNA或兩個siRNA中的任何一個關閉了另一個靶基因,而該靶基因又關閉了一個熒光蛋白的基因。 為了確保系統按預期工作,研究人員根據其他物種的siRNA設計了他們的siRNA,他們在今天線上發表在《自然生物技術》雜誌上的一篇論文中報告了這一點。
原則上,RNAi技術可以達到很高的複雜程度,本森說,透過使基因對各種組合中越來越多的siRNA敏感。“可擴充套件性非常重要,因為最終你想要做出複雜的決策,”他說。
他說,下一步是弄清楚如何使細胞內部的分子(例如在癌症中過度產生的分子)觸發siRNA的產生。