Сићушна рачунаљка у ћелији

У Калифорнијском институту за технологију су начинили мајушну молекулску справу која је у стању да саму себе састави од сићушних комадића РНК (рибонуклеинска киселина) у живим ћелијама. И не само то: овакве живе скаламеријице могуће је научити (програмирати) да обављају извесне биолошке радње, извршавајући различите задатке у разним околностима, а један од тих је испорука „паметних лекарија” до најнедостижнијих подручја у људском организму.

РНК је биолошки молекул сличан ДНК и служи за тајно уписивање (шифровање) наследних порука, као што је упуство за израду свакојаких протеина, које се преносе с поколења на поколење.

После ДНК на ред је дошла још једна веома важна аминокиселина као подлога за самосклапање сићушних програмабилних машина у ћелијама. Новоосмишљени биорачунар омогућио је научницима да натерају молекуле (програмирају) да извршавају задатке у живим ћелијама. Једног дана користиће се за непосредно баратање у људском телу, свеједно у које сврхе.

Распознаје лекове

Најновији малецни биокомпјутер има три главна састојка: сензор, актуатор и трансмитер, а сви су скројени од рибонуклеинске киселине. Улазни јављачи (сензори) су сачињени од аптамера, молекула РНК који се помало понашају као антитела, везујући се чврсто за одабрану мету. Слично томе, излазни извршиоци или актуатори су саткани од рибозома, сложених молекула РНК који се одликују каталитичким (подстрекавају хемијске рекације) својствима као ензими. И том двојцу се додаје још један члан, такође РНК молекул, који служи као преносилац (трансмитер): оживи када сензорски молекул препозна улазну хемикалију и окида покретачки (актуатор) молекул.

Шта је урадило двоје истраживача из Калифорнијског института за технологију?

Кристина Смолке и Маунг Ниан Вин су своје РНК рачунарчиће обучили да распознају лекове „тетрацилин” и „теофилин” у ћелијама квасца, стварајући флуоресцентни (светлуцајући) протеин на изласку. Када се РНК састојци обједине на одређене начине, понашају се попут разноврсних логичких капија – логичких кола ма којег компјутера. Примерице, АНД капија производи одговор (излаз) једино ако је на улазу уочено присуство оба медикамента, а НОР капија настаје као одзив само када ниједан није примећен.

Као што је знано, протеини имају мноштво улога: хемоглобин, на пример, испоручује кисеоник из плућа целом организму.

У огледима је то потврђено јер су молекули – према речима Кристине Смолке – коришћени само у својству „укључи и играј”, иако је могуће да се испослујују свакојака другачија устројства. Разноразни аптамери су у стању да разликују хиљаде различитих метаболичких или протеинских улаза.

Сићушна скаламерија је настала шифровањем одсечка РНК у ДНК (дезоксирибонуклеинска киселина) после чега је потоња убачена у ћелију. Другим речима, сама ћелија је изградила склоп зато што је РНК веома погодна за програмирање.

Молекули израчунавају

У инжењерском смислу, улаз представљају молекули која пливају у самој ћелији, а излаз се испољава у виду промена у лучењу протеина. РНК компјутер је, за сада, у стању да се веже за два различита молекула; уколико му се оба прикаче, примораће га да промени властито устројство.

У тако измењеном облику подесна је за спајање са ДНК, у којој непосредно делује на испољавање (експресија) гена и убрзавање или успоравање стварања пожељних протеина који, пак, на много начина утичу на ћелије: рецимо, усмрћују их, ако су канцерогене. У сваком случају, може да се надогради, да се нови састојци помешају и повежу с претходнима.

Још 1994. Лионард Адлеман, професор на Универзитету Јужна Калифорнија (САД) натерао је биомолекуле натерао да обављају израчунавања, доцније је тај приступ унапредио Ехуд Шапиро из Вајцмановог научног института у Реховоту (Израел). „Сада је први пут приказана способност откривања присуства или одсуства молекула у самим ћелијама”, објашњава Ехуд Шапиро. „А то значи да их можете програмирати да испуштају лек тачно у задато време и на задатом месту”.

Поткрепимо то примером: Могуће је успоставити испоруку лековите твари до ћелија захваћених раком посредством осетљивих гена који усмеравају развиће или угинуће.

Већина научника верује да биолошки компјутери неће надмашити, чак ни достићи снагу и учинак електронских парњака; неће, дакле, брже покретати оперативни систем Windows или погонити најновије издање конзоле за игрице Wii. Али ће, нема сумње, испољити ненадмашно преимућство непосредним упливом на ћелијска збивања, за шта претходни ни у којем случају нису оспособљени.

Говорећи истим језиком, провераваће сваку живу ћелију да ли је у добром или лошем стању!

Следећи корак у изучавању биће да се провери делотворност на животињама.