طور فريق برئاسة جامعة واشنطن لغة برمجة للمساعدة في تصميم شبكات تفاعل كيميائي (معادلات تصف سلوك الخلائط الكيميائية)

وتهدف هذه اللغة إلى السيطرة على كيفية صنع جزيئات الحمض النووي للجزيئات المصممة حسب الطلب في انبوب الاختبار أو ضمن الخلية، والتي يمكن أن تستخدم كموصلات “ذكية”  للأدوية أو كواشف للأمرض على المستوى الخلوي كمثال.

يقول المؤلف المشارك جورج سيلغ Georg Seelig ، وهو أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر والهندسة في جامعة واشنطن :”نحن نبدأ من الوصف الرياضي المجرد لأحد الأنظمة الكيميائية، ومن ثم نستخدم الحمض النووي لبناء جزيئات  تدرك الديناميكية المطلوبة”.

وتوصف العملية الهندسية الحالية، عندما يحضر عالم أحياء أو كيميائي نمط محدد من الشبكة الجزيئية بأنها مرهقة ومعقدة ويصعب إعادة توظيفها لبناء أنظمة أخرى.

Nucleic-acid-nanocontroller

يقول سيلك :” أظن أنّ ذلك ملفت للنظر لأنه يسمح بحل أكثر من مشكلة “، “إذا أردت أن يقوم الحاسب بشيء آخر ، عليك فقط إعادة برمجته . هذا البرنامج مشابه لذاك ولا يتوجب علينا سوى أن نسأل للكيمياء ما العمل ”

يملك البشر والكائنات الحية الأخرى شبكات معقدة من الجزيئات النانومترية  التي تساعد على تنظيم الخلايا والحفاظ على الجسم في حالة بدنية صحية. يبحث العلماء الآن عن طرق لتصميم نظم صناعية  تتصرف مثل تلك البيولوجية مع الأمل في أن الجزيئات الصناعية يمكن أن تدعم وظائف الجسم الطبيعية. وتحقيقاً لهذه الغاية، لا بد من نظام لتكوين جزيئات الحمض النووي الاصطناعية التي تختلف وفقاً لوظائفها المحددة.

وبالطبع، هذا النهج الجديد ليس جاهزاً ليتم تطبيقه في المجال الطبي، ولكن يمكن أن تشمل الاستخدامات المستقبلية استعمال هذا الإطار لصنع جزيئات ذاتية التجمع داخل الخلايا وتكون بمثابة أجهزة استشعار “ذكية”. بحيث يمكن أن تكون جزءاً لا يتجزأ في خلية، ثم تتم برمجتها للكشف عن التشوهات والاستجابة حسب الحاجة، ربما عن طريق تقديم الأدوية مباشرة إلى هذه الخلايا.

وتشارك  الباحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومايكروسوفت للأبحاث وجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو على نشر الدراسة.

من KurzweilAI

المزيد من Nature