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生物分子計算機

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以色列魏茨曼科學研究院開發出一種新型生物分子計算機,能同時自動探測多種不同類型的分子,生物分子計算機是一種用生物分子元件組裝成的納米級計算機,將其植入人體能自動掃描身體信號、檢測生理指標、診斷疾病並控制藥物釋放等。

1 生物分子計算機 -簡介

以色列魏茨曼科學研究院開發出一種新型生物分子計算機,能同時自動探測多種不同類型的分子。這一成果標誌著生物分子計算機研發又邁出了重要一步,將來有望把這種探測能力和生物醫療知識結合起來,用以診斷疾病、控制藥物釋放,實現診斷治療一體化。研究論文發表在近期《納米快報》上。

生物分子計算機是一種用生物分子元件組裝成的納米級計算機,將其植入人體能自動掃描身體信號、檢測生理指標、診斷疾病並控制藥物釋放等。但研究人員指出,要實現這一願景還要克服很多障礙。

研究小組此前曾演示過一種二態系統(two-state system)生物分子計算機,由DNA(脫氧核糖核酸)和一種限制酶製成,能根據mRNA(信使RNA)的表達水平和變異來探測疾病指標,但每一步計算只能檢測一種疾病指標。

2 生物分子計算機 -特色

在新研究中,他們又拓展了計算機的能力,能根據miRNA(小分子RNA)、蛋白質、小分子如ATP等同時探測多種疾病指標。這種方法較以前更簡單,而且只需檢測更少的成分,便能更敏銳地發現疾病指標。

研究人員解釋說,探測幾種疾病信號的組合,比單純探測一種信號更有用,能更精確地診斷疾病,比較不同疾病之間的差別。比如甲狀腺癌有甲狀腺球蛋白和降血鈣激素這兩種指標,就比僅用一種指標作出的診斷要準確得多。

「按我們的設想,納米計算機能在人體內漫遊,及早發現疾病。它們能探測疾病指標、診斷疾病,並能激活藥物分子實施治療。也可以將它們送入血管、植入某個器官或組織細胞內部,用作預防護理。」論文作者之一賓雅明·吉爾說。但生物分子計算機在生物活體技術、程序控制藥物釋放方面還有許多挑戰,他表示:「最大的挑戰是如何在活體環境中,如血管或細胞質里操作這些設備。目前我們正在開發更簡單的、不需要限制酶或者能依靠細胞自身運作的機器。」
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