創(chuàng)建用于精準(zhǔn)醫(yī)療的納米級(jí)計(jì)算機(jī)，長期以來一直是許多科學(xué)家和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的夢想。現(xiàn)在，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員首次研制出一種納米“計(jì)算機(jī)”，可控制參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和癌癥轉(zhuǎn)移的特定蛋白質(zhì)的功能。這項(xiàng)發(fā)表在16日《自然·通訊》上的研究，為構(gòu)建用于癌癥和其他疾病的復(fù)雜設(shè)備鋪平了道路。

賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院尼古萊·多霍利安教授及其同事創(chuàng)造了一個(gè)類似晶體管的“邏輯門”，可執(zhí)行計(jì)算操作，由多個(gè)輸入控制一個(gè)輸出。

多霍利安稱，這個(gè)邏輯門是一個(gè)重要的里程碑，因?yàn)樗故玖嗽诘鞍踪|(zhì)中嵌入條件去操作并控制其功能的能力。這將給更深入地了解人類生物學(xué)和疾病，以及精準(zhǔn)療法的開發(fā)帶來可能性。

邏輯門包括兩個(gè)傳感器域，旨在響應(yīng)兩個(gè)輸入——光和藥物雷帕霉素。研究團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了蛋白質(zhì)焦點(diǎn)黏附激酶(FAK)，因?yàn)樗婕凹?xì)胞黏附和運(yùn)動(dòng)，這是轉(zhuǎn)移性癌癥發(fā)展的初始步驟。

研究人員首先在編碼FAK基因中引入一個(gè)名為uniRapr的雷帕霉素敏感域，該域之前由實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和研究過。然后，研究人員引入對(duì)光敏感的域LOV2。對(duì)兩個(gè)域進(jìn)行優(yōu)化后，研究人員將它們組合成一個(gè)最終的邏輯門設(shè)計(jì)。

研究團(tuán)隊(duì)將修改后的基因插入HeLa癌細(xì)胞，并使用共聚焦顯微鏡在體外觀察細(xì)胞。他們分別研究了每個(gè)輸入對(duì)細(xì)胞行為的影響，以及組合輸入的綜合影響。

研究發(fā)現(xiàn)，他們不僅可以使用光和雷帕霉素快速激活FAK，而且這種激活導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生變化，從而增強(qiáng)了它們的黏附能力，最終降低了運(yùn)動(dòng)性。

研究人員稱，這是第一次證明可在活細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建一種可控制細(xì)胞行為的功能性納米“計(jì)算機(jī)”。

關(guān)鍵詞： 納米級(jí)計(jì)算機(jī) 精準(zhǔn)醫(yī)療 癌癥治療 人類生物學(xué)