Язык программирования для создания синтетической ДНК

Команда ученых из университета Вашингтона разработала язык программирования, который поможет создать сеть, регулирующую ход химической реакции, как электронные регуляторы контролируют автомобили, роботов и другие устройства. В медицине такие сети могли бы играть роль "умных" поставщиков лекарств или датчиков болезней, работающих на клеточном уровне.

Результаты были опубликованы в Nature Nanotechnology.

Химики и педагоги используют сети химических реакций для объяснения появления тех или иных соединений уже не одно десятилетие. Инженеры сделали шаг вперед и стали использовать ее для написания программ управления движением искусственно созданных молекул.

Георг Зеелигдоцент кафедры электротехники и информатики, Университет Вашингтона

Мы начинаем с абстрактного, математического описания химической системы, а затем используем ДНК, чтобы построить молекулы, которые отвечают желаемой динамике. При этом данная технология может быть использована для широкого спектра целей

Сейчас процесс создания определенного типа молекулярной сети сложен и с трудом поддается «перенацеливанию» для разработки других систем. Разработчики пытались создать структуру, которая дала бы ученым больше гибкости. Зеелиг сравнивает новый подход с языками программирования, которые говорят компьютеру что сделать.

Георг Зеелигдоцент кафедры электротехники и информатики, Университет Вашингтона

Это весьма важное достижение, ведь этот подход позволит решить не одну проблему. Если вы хотите заставить компьютер сделать еще что-то, перепрограммируйте его. Все просто

У людей и других организмов есть сложные сети молекул, регулирующие работу клеток и контролирующие тело. В настоящее время ученые находятся в поисках способов проектирования синтетических систем, которые вели бы себя как биологические. Они надеются, что синтетические молекулы смогут поддерживать естественные функции тела.

Поэтому система важна для создания синтетических молекул ДНК, которые изменялись бы согласно их определенным функциям.

Пример химической программы. A, B и C - различными химическими разновидностями.

Новый подход пока не готов для применения в медицине. Но в будущем подобную структуру можно будет использовать для того, чтобы создать самоорганизующиеся в пределах клетки молекулы, работающие как "умные" датчики. Они могли бы быть включены в клетку, затем запрограммированы на диагностику отклонений, чтобы реагировать по мере необходимости, например, поставляя лекарства «болеющим» клеткам.

Зеелиг и его коллега Эрик Клэвинс, доцент кафедры электротехники Университета Вашингтона, недавно получили $2 миллиона от Национального научного фонда в поддержку исследования молекулярного программирования.

Георг Зеелигдоцент кафедры электротехники и информатики, Университет Вашингтона

Новый язык будет способствовать появлению многих открытий