首个哺乳动物单细胞计算器 工程学, 生物, 文章, 开发

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哺乳动物细胞现在能够执行电子计算机的功能：进行逻辑运算。来自瑞士的研究人员给细胞装配了一个复杂的基因网络使得它不仅仅能完成如1加1的简单任务。相关研究论文发表在6月3日的《自然》（Nature）杂志上。
这项研究由来自瑞士苏黎世联邦理工学院生物系统系生物技术与生物工程学教授Martin Fussenegger领导。在文章中，研究人员构建了一个能够执行逻辑运算的基因网络仪器，并由此启动了特异的代谢步骤。“我们开发出了第一个真正的细胞计算器，”Fussenegger说。
利用生物成分，研究人员开发出了一套不同的元件可在不同的组合中相互连接，并随后执行逻辑运算。这些术语称之为“逻辑门”的电路元件利用了苹果分子根皮（phloretin）和抗生素红霉素作为输入信号。基于布尔逻辑（Boolean logic）进行计算。

通过组合和相互连接几个逻辑门，生物技术人员最终获得了“半加器”（ “half-adder）和“半减器”（ half-subtractor），这两种计算机技术中的中心电路元件。半加器是一种基本的数字电路可以合计二进制数；另一方面，半减器负责减去它们。这两种元件存在于每个数字计算器中，负责执行大部分的运算。在细胞结构试验中，两个生物计算机元件生成了实质的结果。

其他一些科学家已经在酵母和细菌中实现了不同的电路元件。在新系统中，所有都存在于单个细胞里，基于哺乳动物细胞的复杂性其轻易就超越了酵母和细菌。
相比于改变细菌或酵母细胞，研究人员因此更加接近治疗应用。对于Fussenegger教授而言，可以想象如果有必要，细胞计算器可在遥远的未来和步骤中用于监控患者的新陈代谢。可将这些智能细胞植入到糖尿病患者体内，例如通过开发一个电路识别疾病相关代谢产物，调控具治疗效应物质的释放，例如胰岛素。然而目前研究人员离这样的应用仍相距甚远。