کدنویسی روی حیات: دانشمندان سلولهای انسانی را برای انجام محاسبات ریاضی برنامهنویسی کردند زیستشنا…
انتشار: 2026/07/05 10:53 UTC
کدنویسی روی حیات: دانشمندان سلولهای انسانی را برای انجام محاسبات ریاضی برنامهنویسی کردند زیستشناسی سنتزی در حال محو کردن مرز بین علوم کامپیوتر و حیات است. دانشمندان دانشگاه عبری اورشلیم در پژوهشی پیشگامانه که در ژورنال معتبر Nature Communications منتشر شده، موفق شدهاند سلولهای انسانی را به گونهای برنامهنویسی کنند که مانند یک تراشه کامپیوتری، محاسبات ریاضی را انجام داده و به طور مستقل تصمیمگیری کنند. این فناوری میتواند نحوه درمان بیماریهای سختی مانند سرطان را در آینده به طور کامل دگرگون کند.دانشمندان با طراحی مدارهای ژنتیکی مصنوعی در داخل سلولها، توانستند ابزارهای محاسباتی پایهای شبیه به قطعات کامپیوتر بسازند. به عنوان نمونه، آنها یک «تمامجمعکننده» (یک واحد پردازنده که محاسبات ریاضی باینری انجام میدهد) و یک «مولتیپلکسر» (قطعهای که از میان چند سیگنال، یکی را انتخاب و ارسال میکند) را به صورت بیولوژیکی در داخل سلولهای زنده شبیهسازی کردند و سیگنالهای دریافتی را با کمک پروتئینهای درخشان رنگی ردیابی کردند. «دروازه منطقی زیستی» چیست و چگونه سلول را به پردازنده تبدیل میکند؟در کامپیوترهای الکترونیکی، جریان برق از درون لایههایی از دروازههای منطقی (مانند AND یا OR) عبور میکند تا محاسبات انجام شود. در محاسبات زیستی، دانشمندان مدارهای ژنتیکی مصنوعی در داخل سلول طراحی میکنند که به جای جریان برق، با سیگنالهای شیمیایی و پروتئینها کار میکنند. به عنوان مثال، یک دروازه منطقی زیستی AND تنها زمانی فعال میشود که دو نشانه بیماری مختلف (دو ورودی) به طور همزمان در سلول شناسایی شوند. در این حالت سلول به صورت خودکار تصمیم میگیرد که داروی درمانی را ترشح کند.هدف نهایی این فناوری، ساخت «سلولهای درمانی هوشمند» است. این سلولها به طور مداوم محیط بدن را پایش کرده و تنها در صورتی دارو را آزاد میکنند که ترکیب مشخصی از نشانههای بیماری را به طور همزمان تشخیص دهند. این کار باعث میشود درمان دقیقاً بافت بیمار را هدف قرار داده و به سلولهای سالم آسیبی نرساند. دانشمندان این ایده را با برنامهنویسی سلولها برای ترشح هدفمند پروتئین ضدسرطان IL-15 (که سلولهای ایمنی را علیه تومور فعال میکند) با موفقیت آزمایش کردهاند. نجات سلولها از «سربار محاسباتی» با فناوری نوین اسپلایسینگدر گذشته، برای اجرای یک برنامه پیچیده در سلول، دانشمندان ناچار بودند لایههای متعددی از کدهای ژنتیکی را روی هم قرار دهند. این کار انرژی سلول را کاملاً تخلیه میکرد، فضا را اشغال میکرد و سیستم به سرعت دچار خطا میشد. محققان این مشکل را با استفاده از یک فرآیند طبیعی به نام «ترانس-اسپلایسینگ آرانای» حل کردند. این روش به سلول اجازه میدهد تا چند سیگنال مختلف را به طور همزمان و در یک لایه محاسباتی واحد پردازش کند. آنها همچنین یک سیستم ایمنی برای مدار طراحی کردند که اگر محاسبات دچار خطا یا بار اضافه شود، یک سیگنال هشدار درخشان منتشر کند تا جلوی اقدامات نادرست گرفته شود.با پیشرفت این فناوری، ممکن است داروهای آینده مانند نرمافزارها طراحی شوند؛ کدهای بیولوژیکی که به سلولهای بدن ما میگویند دقیقاً چه زمانی، کجا و چگونه بیماری را تشخیص داده و به آن پاسخ دهند.[منبع] @Science_Focus



