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| Os computadores de DNA poderão ser usados para a construção de circuitos sintéticos que possam fazer uma interface direta com os ambientes celulares. [Imagem: NCSU] |
Computação de DNA
Em 2011, uma equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia usou moléculas de DNA para realizar cálculos computacionais.
Aquele foi um passo importante rumo à computação molecular, mas tudo era feito dentro de um tubo de ensaio.
Agora, James Hemphill e Alexander Deiters, da Universidade da Carolina do Norte, também nos Estados Unidos, fizeram cálculos computacionais usando DNA no interior de uma célula viva de um mamífero.
A chamada "computação de DNA" utiliza portas lógicas como módulos para fazer cálculos a partir de entradas (inputs) biológicas.
As moléculas de DNA são emparelhadas para formar portas lógicas, e esses circuitos modulares reconhecem os dados de entrada na forma de ácidos nucleicos, produzindo os resultados de forma controlada. Os dois pesquisadores combinaram diferentes fitas de DNA acionadas pela presença de dois micro-RNAs específicos, conhecidos como miRNA-21 e miRNA-122.
No protótipo, as portas lógicas de DNA executam o cálculo correto apenas quando os dois miRNAs estão presentes. Neste caso, o circuito libera uma molécula fluorescente, que pode ser detectada facilmente pelo microscópio.
Embora sejam tipicamente lentos, os computadores de DNA poderão ser usados para a construção de circuitos sintéticos que possam fazer uma interface direta com os ambientes celulares.
Computação biológica
A aplicação natural dessa computação biológica está no desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico e tratamento de doenças.
Já se demonstrou, por exemplo, que a análise das combinações de cinco fatores moleculares pode levar à destruição de células cancerosas:
O conceito é tão promissor que alguns cientistas já pensam em criar um sistema operacional para células.
A computação de DNA, contudo, até agora só havia sido demonstrada em tubos de ensaio.
"A molécula fluorescente que utilizamos em nossas portas lógicas pode ser útil como um marcador que identifica uma célula cancerosa. Ou, em vez de dirigir a porta para liberar uma molécula fluorescente na presença de determinados microRNAs, poderemos anexar agentes terapêuticos que sejam liberados para tratar a própria doença," disse Deiters.
Uma outra abordagem para a construção de computadores biológicos envolve a replicação dos componentes eletrônicos tradicionais usando moléculas, conforme foi recentemente demonstrado por pesquisadores da IBM:
Bibliografia:
DNA Computation in Mammalian Cells: MicroRNA Logic Operations
James Hemphill, Alexander Deiters
Journal of the American Chemical Society
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/ja404350s
Em 2011, uma equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia usou moléculas de DNA para realizar cálculos computacionais.
Aquele foi um passo importante rumo à computação molecular, mas tudo era feito dentro de um tubo de ensaio.
Agora, James Hemphill e Alexander Deiters, da Universidade da Carolina do Norte, também nos Estados Unidos, fizeram cálculos computacionais usando DNA no interior de uma célula viva de um mamífero.
A chamada "computação de DNA" utiliza portas lógicas como módulos para fazer cálculos a partir de entradas (inputs) biológicas.
As moléculas de DNA são emparelhadas para formar portas lógicas, e esses circuitos modulares reconhecem os dados de entrada na forma de ácidos nucleicos, produzindo os resultados de forma controlada. Os dois pesquisadores combinaram diferentes fitas de DNA acionadas pela presença de dois micro-RNAs específicos, conhecidos como miRNA-21 e miRNA-122.
No protótipo, as portas lógicas de DNA executam o cálculo correto apenas quando os dois miRNAs estão presentes. Neste caso, o circuito libera uma molécula fluorescente, que pode ser detectada facilmente pelo microscópio.
Embora sejam tipicamente lentos, os computadores de DNA poderão ser usados para a construção de circuitos sintéticos que possam fazer uma interface direta com os ambientes celulares.
Computação biológica
A aplicação natural dessa computação biológica está no desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico e tratamento de doenças.
Já se demonstrou, por exemplo, que a análise das combinações de cinco fatores moleculares pode levar à destruição de células cancerosas:
O conceito é tão promissor que alguns cientistas já pensam em criar um sistema operacional para células.
A computação de DNA, contudo, até agora só havia sido demonstrada em tubos de ensaio.
"A molécula fluorescente que utilizamos em nossas portas lógicas pode ser útil como um marcador que identifica uma célula cancerosa. Ou, em vez de dirigir a porta para liberar uma molécula fluorescente na presença de determinados microRNAs, poderemos anexar agentes terapêuticos que sejam liberados para tratar a própria doença," disse Deiters.
Uma outra abordagem para a construção de computadores biológicos envolve a replicação dos componentes eletrônicos tradicionais usando moléculas, conforme foi recentemente demonstrado por pesquisadores da IBM:
Bibliografia:
DNA Computation in Mammalian Cells: MicroRNA Logic Operations
James Hemphill, Alexander Deiters
Journal of the American Chemical Society
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/ja404350s
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