ETH研究人員已經將兩個基於CRISPR-Cas9的核心處理器集成到人類細胞中。這代表著創建功能強大的生物計算機的巨大一步。
長期以來，基於從數字世界借來的模型通過基因開關控制基因表達一直是合成生物學的主要目標之一。數字技術使用所謂的邏輯門來處理輸入信號，創建僅在同時存在輸入信號A和B時才產生輸出信號C的電路。
迄今為止，生物技術人員已經嘗試用王者娛樂城 蛋白質基因在細胞中轉換的幫助。但是，這些方法有一些嚴重的缺點：它們不是很靈活，只能接受簡單的編程，並且一次只能處理一個輸入，例如特定的代謝分子。因此，只有在某些條件下，單元中的更複雜的計算過程才可能進行，不可靠並且經常失敗。
即使在數字世界中，電路也依賴於電子形式的單個輸入。然而，這種電路以其速度來補償這一點，每秒執行多達十億條命令。單元格2019娛樂城推薦相較而言，速度要慢一些，但每秒可處理多達100,000個不同的代謝分子作為輸入。然而，以前的細胞計算機甚至還沒有接近耗盡人類細胞巨539領獎大的代謝計算能力。
生物成分的CPU
由位於巴塞爾的蘇黎世聯邦理工學院生物系統科學與工程學系生物技術與生物工程學教授Martin Fussenegger領導的一組研究人員現在已經找到了一種利用生物組件構建靈活的核心處理器或中央處理器（CPU）的方法。 ），它接受不同類型的編程。由ETH科學家開發的處理器基於改良的CRISPR-Cas9系統，基本上可以處理所需的任意數量的RNA分子形式的輸入（稱為引導RNA）。
Cas9蛋白的特殊變體構成了處理器的核心。響應於指導RNA序列傳遞的輸入，CPU調節特定基因的表達，從而製造特定蛋白質。通過這種方法，研究人員可以在人體細胞中對可擴展電路進行編程，例如數字半加法器，它們由兩個輸入和兩個輸出組成，並且可以將兩個個位數的二進制數字相加。
強大的多核數據處理
研究人員更進一步：將兩個核集成到一個單元中，從而創建了大樂透加碼一個與數字世界類似的生物雙核處理器。為此，他們使用了來自兩種不同細菌的CRISPR-Cas9成分。福森格娛樂城推薦對結果感到高興的是：“我們創造了第一台具有多個核心處理器的單元計算機。”
這種生物計算機不僅非常小，而且理論上可以擴展到任何可能的大小。想像一下一個擁有數十億個細胞的微組織，每個細胞都配備有自己的雙核處理器。從理論上講，這樣的“計算機構”可以獲得遠遠超過數字超級計算機的計算能力，並且僅消耗一小部分能量。” Fussenegger說。
在診斷和治療中的應用
細胞計算機可用於檢測體內的生物信號，例如某些代謝產物或化學信使。娛樂城評價要求他們作出回應。使用正確編程的CPU，細胞可以將兩種不同的生物標記物解釋為輸入信號。如果僅存在生物標誌物A，則生物計算機將通過形成診斷分子或藥物來響應。如果生物計真錢麻將app算機僅註冊生物標記B，則它將觸發另一種物質的產生。如果兩種生物標誌物都存在，則引發第三反應。這樣的系統可以發現在醫學中的應用，例如在癌症治療中。
“我們還可以整合反饋，” Fussenegger說。例如，如果生物標記物B以一定濃度在人體中保留更長的時間，則可能表明癌症正在轉移。然後，生物計算機將產生針對這些生長的化學物質進行治療。
可能有多核處理器
Fussenegger強調：“這種便攜式計算機聽起來可能是一個非常革命性的想法，但事實並非如此。”他繼續說：“人體本身就是一台大型計算機。自遠古以來，它的新陳代謝就利用了數万億個細胞的計算能力。”這些細胞不斷從外界或其他細胞接收信息，處理信號並做出相應的響應-無論是通過發出化學信使還是觸發代謝過程。 “與技術超級計算機相比，這種大型計算機娛樂城廣告eds只不過是一片麵包而已，” Fussenegger指出。
他的下一個目標是將多核計算機結構集成到單元中。他說：“這將比當前的雙核結構具有更大的計算能力。”
本文已從ETH Zurich提供的材料中重新發布。注意：材料的長度和內容可能已被編輯。有關更多信息，請聯繫引用的來源。
參考：Hyojin Kim，Daniel Bojar和Martin Fussenegger。 2019.基於CRISPR / Cas9的中央處理單元，可對人體細胞中的複雜邏輯計算進行編程。 PNAS。 DOI：https：//doi.org/10.1073/pnas.1821740116。
