modele matrice purtabative (în gen) N=2JT ias matematică re gravitație fluidice
Dacă ai fi o bacterie, virusul M13 ar putea părea destul de inofensiv. Insinuează mai mult decât invadează, înființând magazinul ca un oaspete care se încarcă, nu un ucigaș. Odată înăuntru, se simte ca acasă, mâncând-ți mâncarea, trimițând mesaje fără discernământ. Cu toate acestea, recent, bioinginerii de la Universitatea Stanford i-au adus M13 un pic de schimbare.
Cercetătorii, Monica Ortiz, doctorand în bioinginerie, și Drew Endy , PhD, profesor asistent de bioinginerie, au parazitat parazitul și au valorificat atributele cheie ale lui M13 - non-letalitatea și capacitatea sa de a împacheta și difuza fire arbitrare de ADN - pentru a creați ceea ce s-ar putea numi Internetul biologic sau „Bi-Fi”. Descoperirile lor au fost publicate online pe 7 septembrie in Journal of Biological Engineering .
Folosind virusul, Ortiz și Endy au creat un mecanism biologic pentru a trimite mesaje genetice de la celulă la celulă. Sistemul crește foarte mult complexitatea și cantitatea de date care pot fi comunicate între celule și ar putea duce la un control mai mare al funcțiilor biologice în cadrul comunităților celulare. Avansul s-ar putea dovedi un avantaj pentru bioinginerii care doresc să creeze comunități complexe, multicelulare, care să lucreze în comun pentru a îndeplini funcții biologice importante.
Mediu și mesaj
M13 este un pachet de mesaje genetice. Se reproduce în interiorul gazdei sale, luând fire de ADN – fire pe care inginerii le pot controla – înfășurându-le una câte una și trimițându-le încapsulate în proteinele produse de M13 care pot infecta alte celule. Odată intrat în noile gazde, ei lansează mesajul ADN ambalat.
Sistemul bazat pe M13 este în esență un canal de comunicare. Acționează ca o conexiune la internet wireless care permite celulelor să trimită sau să primească mesaje, dar nu îi pasă ce secrete conțin mesajele transmise.
„Efectiv, am separat mesajul de canal. Acum putem trimite orice mesaj ADN pe care îl dorim către anumite celule dintr-o comunitate microbiană complexă”, a spus Ortiz, primul autor al studiului.
Este binecunoscut faptul că celulele folosesc în mod natural diverse mecanisme, inclusiv substanțe chimice, pentru a comunica, dar astfel de mesaje pot fi extrem de limitate atât ca complexitate, cât și ca lățime de bandă. Semnalele chimice simple sunt de obicei atât mesaj, cât și mesager - două funcții care nu pot fi separate.
„Dacă conexiunea ta la rețea se bazează pe zahăr, atunci mesajele tale sunt limitate la „mai mult zahăr”, „mai puțin zahăr” sau „fără zahăr””, a explicat Endy.
Celulele proiectate cu M13 pot fi programate să comunice în moduri mult mai complexe și mai puternice decât oricând. Mesajele posibile sunt limitate doar de ceea ce poate fi codificat în ADN și, prin urmare, pot include orice fel de instrucțiuni genetice: începeți să creșteți, încetați să creșteți, veniți mai aproape, înotați, produceți insulină și așa mai departe.
Tarife și intervale
În valorificarea ADN-ului pentru mesajele celulei-celule, cercetătorii au crescut, de asemenea, foarte mult cantitatea de date pe care le pot transmite în orice moment. În termeni digitali, au crescut rata de biți a sistemului lor. Cea mai mare catenă de ADN M13 despre care se știe că a ambalat include mai mult de 40.000 de perechi de baze. Perechile de baze, cum ar fi 1-urile și 0-urile în codificarea digitală, sunt blocurile de bază ale datelor genetice. Cele mai multe mesaje genetice de interes în bioinginerie variază de la câteva sute la multe mii de perechi de baze.
Ortiz a putut chiar să-și transmită mesajele genetice între celule separate printr-un mediu gelatinos la o distanță mai mare de 7 centimetri.
„Aceasta este o comunicare foarte lungă, din punct de vedere celular”, a spus ea.
Pe drum, internetul biologic ar putea duce la fabrici de biosinteză în care colaborează mase uriașe de microbi pentru a produce combustibili, produse farmaceutice și alte substanțe chimice utile mai complicate. Cu îmbunătățiri, spun inginerii, platforma lor de comunicare celulă-celulă ar putea permite într-o zi o programare tridimensională mai complexă a sistemelor celulare, inclusiv regenerarea țesuturilor sau a organelor.
„Abilitatea de a comunica mesaje „arbitrare” este un salt fundamental – de la doar o relație de semnal și răspuns la un adevărat limbaj de interacțiune”, a spus Radhika Nagpal, profesor de informatică la Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic de la Universitatea Harvard. , care nu a fost implicat în cercetare. „Orchestrarea cooperării celulelor pentru a forma țesuturi artificiale sau chiar organisme artificiale este doar o posibilitate. Acest lucru deschide o ușă către noi sisteme biologice și rezolvă probleme care nu au un analog direct în natură.”
Ortiz a adăugat: „Internetul biologic este în fazele sale incipiente. Când internetul informațional a fost introdus pentru prima dată în anii 1970, ar fi fost greu de imaginat nenumăratele utilizări pe care le vede astăzi, așa că nu se știe toate locurile pe care le-ar putea conduce această nouă lucrare.”
Finanțarea pentru cercetare a fost oferită de Centrul de Cercetare pentru Inginerie Biologică Sintetică NSF și Universitatea Stanford. Departamentul de Bioinginerie din Stanford este operat în comun de Școlile de Inginerie și de Medicină .
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu
Rețineți: Numai membrii acestui blog pot posta comentarii.