科學(xué)家開發(fā)可執(zhí)行復(fù)雜功能的細(xì)胞生物計(jì)算機(jī)
2023/1/17 17:48:42 來(lái)源:科技部生物中心
導(dǎo)言:研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將質(zhì)粒上的基因設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī),即人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。然后,將新方法與現(xiàn)有的基因工程方法相結(jié)合,設(shè)計(jì)了合成計(jì)算電路,并將神經(jīng)形態(tài)電子學(xué)的概念應(yīng)用到細(xì)菌細(xì)胞中,創(chuàng)造出可以使用人工智能算法訓(xùn)練的細(xì)菌細(xì)胞。
近日,發(fā)表在《Nature Communications》上的一項(xiàng)新研究中,來(lái)自以色列理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院的科學(xué)家共同合作,將電氣工程概念與生物工程工具結(jié)合在一起,首次在活細(xì)胞中創(chuàng)造出用于執(zhí)行人工神經(jīng)回路等復(fù)雜功能的細(xì)胞“生物計(jì)算機(jī)”。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將質(zhì)粒上的基因設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī),即人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。然后,將新方法與現(xiàn)有的基因工程方法相結(jié)合,設(shè)計(jì)了合成計(jì)算電路,并將神經(jīng)形態(tài)電子學(xué)的概念應(yīng)用到細(xì)菌細(xì)胞中,創(chuàng)造出可以使用人工智能算法訓(xùn)練的細(xì)菌細(xì)胞。這些細(xì)胞可以動(dòng)態(tài)重新編程,在執(zhí)行“或”與“和”功能之間進(jìn)行切換,以在不同條件下執(zhí)行不同操作。此外,研究人員成功利用細(xì)胞對(duì)梯度的自然感知特性,制造了一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器,這是一種能報(bào)告特定分子濃度是“低”“中”還是“高”的細(xì)胞,這種傳感器可以用于遞送正確劑量的藥物,包括癌癥免疫治療和糖尿病藥物。
總之,創(chuàng)建和控制細(xì)胞過(guò)程的能力為更復(fù)雜的編程鋪平了道路,為生物制造和治療領(lǐng)域提供了有價(jià)值的線索。
論文鏈接:
https://dx.doi.org/10.1038/s41467-022-33288-8
注:此研究結(jié)果摘自《Nature Communications》,文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場(chǎng),僅供參考。
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