首個(gè)哺乳動(dòng)物單細(xì)胞計(jì)算器

哺乳動(dòng)物細(xì)胞現(xiàn)在能夠執(zhí)行電子計(jì)算機(jī)的功能：進(jìn)行邏輯運(yùn)算。來(lái)自瑞士的研究人員給細(xì)胞裝配了一個(gè)復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)使得它不僅僅能完成如1加1的簡(jiǎn)單任務(wù)。相關(guān)研究論文發(fā)表在6月3日的《自然》（Nature）雜志上。

這項(xiàng)研究由來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院生物系統(tǒng)系生物技術(shù)與生物工程學(xué)教授Martin Fussenegger領(lǐng)導(dǎo)。在文章中，研究人員構(gòu)建了一個(gè)能夠執(zhí)行邏輯運(yùn)算的基因網(wǎng)絡(luò)，并由此啟動(dòng)了特異的代謝步驟?！拔覀冮_(kāi)發(fā)出了第一個(gè)真正的細(xì)胞計(jì)算器，”Fussenegger說(shuō)。

利用生物成分，研究人員開(kāi)發(fā)出了一套不同的元件可在不同的組合中相互連接，并隨后執(zhí)行邏輯運(yùn)算。這些術(shù)語(yǔ)稱之為“邏輯門(mén)”的電路元件利用了蘋(píng)果分子根皮（phloretin）和抗生素紅霉素作為輸入信號(hào)?；诓紶栠壿嫞˙oolean logic）進(jìn)行計(jì)算。

通過(guò)組合和相互連接幾個(gè)邏輯門(mén)，生物技術(shù)人員最終獲得了“半加器”（ “half-adder）和“半減器”（ half-subtractor），這兩種計(jì)算機(jī)技術(shù)中的中心電路元件。半加器是一種基本的數(shù)字電路可以合計(jì)二進(jìn)制數(shù)；另一方面，半減器負(fù)責(zé)減去它們。這兩種元件存在于每個(gè)數(shù)字計(jì)算器中，負(fù)責(zé)執(zhí)行大部分的運(yùn)算。在細(xì)胞結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，兩個(gè)生物計(jì)算機(jī)元件生成了實(shí)質(zhì)的結(jié)果。

其他一些科學(xué)家已經(jīng)在酵母和細(xì)菌中實(shí)現(xiàn)了不同的電路元件。在新系統(tǒng)中，所有都存在于單個(gè)細(xì)胞里，基于哺乳動(dòng)物細(xì)胞的復(fù)雜性其輕易就超越了酵母和細(xì)菌。

相比于改變細(xì)菌或酵母細(xì)胞，研究人員因此更加接近治療應(yīng)用。對(duì)于Fussenegger教授而言，可以想象如果有必要，細(xì)胞計(jì)算器可在遙遠(yuǎn)的未來(lái)和步驟中用于監(jiān)控患者的新陳代謝?？蓪⑦@些智能細(xì)胞植入到糖尿病患者體內(nèi)，例如通過(guò)開(kāi)發(fā)一個(gè)電路識(shí)別疾病相關(guān)代謝產(chǎn)物，調(diào)控具治療效應(yīng)物質(zhì)的釋放，例如胰島素。然而目前研究人員離這樣的應(yīng)用仍相距甚遠(yuǎn)。