English znanost 22.12.2014 10:28

Slovenski celični računalnik z obeti za zdravstvo in industrijo

Ljubljana, 22. decembra - Skupini slovenskih znanstvenikov je pred nekaj meseci uspelo princip logičnih vezij, kakršne poznamo iz elektronike, prenesti v človeške celice. S tem se odpirajo številne priložnosti v zdravstvu in industriji, saj je takšne celične računalnike moč upravljati podobno kot nekatere preproste elektronske naprave.

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Ljubljana, Kemijski inštitut.
Vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu Roman Jerala.
Foto: Nebojša Tejić/STA

Celične računalnike - gre za običajne celice z dodanimi elementi, ki uravnavajo prepisovanje genov - bo denimo mogoče nastaviti tako, da bodo zdravilne učinkovine proizvajali glede na signale iz okolja.

Kot je pojasnil vodja laboratorija za biotehnologijo na Kemijskem inštitutu prof. dr. Roman Jerala, se je ideja o celičnih računalnikih razvila že pred približno desetimi leti. Znanstvenikom je že uspelo ustvariti delujoče sisteme, ki pa so vsako logično funkcijo opravljali na drugačen način in so bili zato omejeni na preprostejše naloge.

Slovenskim znanstvenikom s Kemijskega inštituta, Centra odličnosti EN-FIST in ljubljanske fakultete za računalništvo pa je v celice uspelo prenesti princip logičnih NOR-vrat, iz katerih je v svetu računalništva mogoče ustvariti katerokoli logično funkcijo. "Ta kombinacija nam omogoča razvoj bistveno večje kompleksnosti," je poudaril Jerala.

Računalnik na krovu vesoljskega plovila Apollo je bil denimo sestavljen zgolj iz več tisoč trojnih NOR-vrat. A Jerala poudarja, da celični računalniki verjetno nikoli ne bodo konkurenca elektronskim kar se tiče računanja, saj bodo nameni uporabe popolnoma drugačni.

Ekipo pod njegovim vodstvom zanimajo predvsem terapevtske aplikacije, torej uporaba celičnih računalnikov za sproščanje zdravilnih učinkovin v ustreznih trenutkih in v pravih količinah. "Celica bi se lahko na osnovi zbranih signalov odločila, da je prišlo do vnetja, in začela sproščati protivnetna protitelesa ali kakšne druge učinkovine," je pojasnil.

Celični računalniki pa bodo zanimivi tudi za industrijske aplikacije, na primer pri proizvodnji bioloških zdravil. "V proizvodnji pogosto želimo imeti nadzor, kako se te celice obnašajo. Lahko jih bomo usmerjali bodisi s svetlobo bodisi s kemikalijami, ki regulirajo preklop logičnih vrat."

Dosežek je po njegovih besedah pomemben tudi zato, ker dokazuje, da se upravljanja celic lahko lotimo z inženirskim pristopom - na podoben princip kot delujejo računalniki lahko zgradimo tudi celični računalnik.

"Najbrž se spominjamo, da so bili prvi tranzistorji precej nezanesljivi in enostavni, ampak tehnologija se je v nekaj desetletjih izjemno izboljšala in zagotovo bomo čez enak čas gledali na današnje dosežke sintezne biologije kot na pionirsko dobo tehnologije, ki bo izjemno pomembna in razširjena," je prepričan Jerala.