美国宾夕法尼亚州立大学团队创建了用作电路的第一个根据蛋白质的纳米核算署理。在最新一期《科学进展》的论文中,研究人员描述了他们通过整合两个或对影响作出反应的区域来设计方针蛋白。该方针蛋白可通过调整方向或空间位置来呼应光和药物雷帕霉素。这使距离开发下一代细胞疗法又近了一步。

蛋白质纳米“计算机”问世,已进化出影响细胞行为的能力,科学技术,科学实验

  传统的细胞疗法,例如损坏癌细胞或促进损害后组织再生的办法,需求时刻让蛋白质表达和降解,并在此过程中耗费细胞能量。

  科学家们此次设计直接产生所需效果的蛋白质,根据蛋白质的纳米核算署理直接呼应影响(输入),然后产生所需的动作(输出)。

  测试中,团队将工程蛋白引入培育的活细胞中,再将培育的细胞暴露于影响下。以前需求两个输入才能产生一个输出,但现在,新设计有两种或许的输出,输出取决于接纳输入的顺序。如果首要检测到雷帕霉素,然后是光,则细胞将采用一个取向角度;但如果是相反的顺序接纳影响,则细胞会采用不同的取向角。

  从理论上讲,嵌入纳米核算署理的输入越多,不同组合或许导致的潜在成果就越多。输入或许包含物理或化学影响,输出或许包含细胞行为的改变,如细胞方向、迁移、润饰基因表达和免疫细胞对癌细胞的细胞毒性。

  这种科学技术实验性概念验证为开发更杂乱的纳米核算署理打开了大门。团队计划进一步尝试该技术的不同使用。这一研究成果或许成为下一代细胞疗法的基础,用于医治多种疾病,如本身免疫性疾病、病毒感染、糖尿病、神经损害和癌症。

  比较于硅基核算机,人体是一台更强大、更巧夺天工的超级核算机。人体内每分每秒都进行着大量的逻辑运算,操控生物的推陈出新、生长、应激、行为、思维。因而,用生物分子替代电子元件,有巨大的潜力。新研发的蛋白质核算器材相似晶体管,可由多个输入操控一个输出;它展现出在蛋白质中嵌入条件并操控其功用的潜力。科学家实现这样精细的操控,为制造下一代医疗设备,精准医治各种疾病铺平了路途。