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生物計算機可以打開或關閉基因表達，產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)，從而監(jiān)測和適應我們的身體變化。
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北京時間 4 月 30 日消息。據(jù)國外媒體報道，瑞士研究人員稱，他們成功制造出一種功能強大、類似計算機的人體細胞，這種細胞最終可能被用來幫助監(jiān)測一個人的健康狀況。
利用基因編輯工具 CRISPR-Cas9，研究人員能夠模擬出像計算機一樣運作的人類細胞，并制造出所謂的“程序可擴展回路”。
“這種細胞計算機聽起來像是一個革命性的想法，但事實并非如此，”瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院生物系統(tǒng)科學與工程系的生物技術與生物工程教授馬丁·富塞內(nèi)格爾（Martin Fussenegger）說，“人體本身就是一臺大型計算機。自遠古時代起，人體的新陳代謝就利用了數(shù)萬億個細胞的計算能力。”
這種細胞的工作原理就像一臺計算機，可以改變基因特性的表達，利用 Cas9 蛋白的一種特殊變體來讀取 RNA 序列，然后打開或關閉基因表達，產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)。雖然這種情況下的“技術”是生物性的，但它卻能高度模擬中央處理器（CPU）的功能，即細胞處理器可以根據(jù)期望的結果執(zhí)行特定的操作。
通過控制“細胞計算機”的活動，研究人員不僅可以通過對某些化學過程或代謝產(chǎn)物的反應來識別人體內(nèi)發(fā)生的事件，還可以幫助對這些事件做出反應。例如，如果某種生物標志物在體內(nèi)停留的時間更長，那就可能表明疾病正在轉(zhuǎn)移。然后，“生物計算機”就可以幫助鎖定目標腫瘤，并利用它的能力將其移除。
這一發(fā)現(xiàn)與其他生物計算機的不同之處在于它強大的處理能力。
研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)與其他生物計算機的不同之處在于它強大的處理能力?？茖W家們設想的不僅是單個的生物計算機，而是整個細胞網(wǎng)絡，這種細胞網(wǎng)絡實際上可以組成一種實際上能夠擴大處理能力的智能組織。
“想象一下，在一個擁有數(shù)十億細胞的微組織中，每個細胞都配備了自己的雙核處理器，”富塞內(nèi)格爾在一份聲明中指出，“從理論上講，這種‘計算器官’的計算能力可以遠遠超過一臺數(shù)字超級計算機，而且只需要消耗很少的能量?！?/p>
在富塞內(nèi)格爾的設想中，他的細胞計算機的能量來源將會非常簡單。他說：“與專門的超級計算機相比，這種大型計算機只需要一片面包就能提供能量?！?/p>
對希望創(chuàng)造出似計算機細胞來幫助改善人體健康的科學家來說，這一發(fā)現(xiàn)意味著重大的突破。此前的研究主要集中在蛋白質(zhì)基因開關的使用上，而蛋白質(zhì)基因開關不具備處理信息的能力，一次只能處理一條指令。研究人員表示，這項技術的下一步將是添加一個多核處理器，它將能夠處理更復雜的命令和信息。
什么是 CRISPR-Cas9？
CRISPR/Cas9 技術使用標記來識別突變的位置，并通過一種切割酶在某個精確的位置切割 DNA，允許基因的一小部分被移除
CRISPR-Cas9 是一種在細菌中發(fā)現(xiàn)的可以在 DNA 中進行精確編輯的工具?？s寫詞 CRISPR 代表“常間回文重復序列叢集”（Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats）。這項技術包括一個 DNA 切割酶和一個決定酶在哪里切割的標記。
通過編輯這個標記，科學家能夠?qū)⑶懈蠲付ㄎ坏?DNA 的特定區(qū)域，并在任何他們想要的地方進行精確的切割。CRISPR/Cas9 技術已經(jīng)被用來使基因“沉默”，即有效地關閉基因。當細胞在修復 DNA 斷裂時，這一小段 DNA 就被移除了。通過這種方式，研究人員就可以精確地關閉基因組中的特定基因。此前，科學家使用這一方法編輯了 HBB 基因，以治療乙型地中海貧血（β-thalassaemia）。（任天）
分享題目：科學家開發(fā)“細胞計算機”：人體就是一臺大型計算機
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