Ферментний комп'ютер може жити усередині вас

Молекулярний комп'ютер, що використовує ферменти для здійснення підрахунків, створили ізраїльські учені

Ітамар Віллнер, який сконструював молекулярний калькулятор зі своїми колегами в Єврейському університеті Єрусалиму, вважає, що комп'ютери, які працюють на ферментах, коли-небудь можна буде імплантувати в людський організм і використовувати, наприклад, для регулювання викиду ліків в систему метаболізму.

Учені створили свій комп'ютер, використовуючи два ферменти – глюкозу дегидрогеназу (glucose dehydrogenase, GDH) і пероксидазу з хріну (horseradish peroxidase, HRP) – для запуску двох взаємозв'язаних хімічних реакцій. Два хімічні компоненти – перекис водню і глюкоза – використовувалися як значення (А і В), що вводяться . Присутність кожної з хімічних речовин відповідала 1 в двійковому коді, а відсутність – 0 в двійковому коді. Хімічний результат ферментної реакції визначався оптично.

Ферментний комп'ютер використовували для проведення двох фундаментальних логічних обчислень, відомих як AND (де А і B повинні бути рівними одиниці) і XOR (де А і B повинні мати різні значення). Додавання ще двох ферментів – глюкозооксидази (glucose oxidase) і каталази (catalase) – зв'язало дві логічні операції, давши можливість скласти двійкові числа, використовуючи логічні функції.

Ферменти вже використовують при обчисленнях, застосовуючи спеціально закодовану ДНК. Такі ДНК-комп'ютери потенційно здатні перевершити по швидкості і потужності кремнієві комп'ютери, оскільки можуть здійснювати безліч паралельних обчислень і поміщати величезну кількість компонентів в крихітний простір.

Але Віллнер говорить, що ферментний комп'ютер створений не задля швидкості: для обчислення йому може потрібно декілька хвилин. Швидше за все, він вбудовуватиметься в біосенсорне устаткування і використовуватиметься для моніторингу та коректування реакції пацієнта на певні дозування препарату.

"Це комп'ютер, який можна інтегрувати в людський організм, – розповів Віллнер New Scientist. – Нам здається, що ферментний комп'ютер можна використовувати для обчислення шляху метаболізму".

Мартін Амос з Університету Ексетера, Британія, теж вважає такі пристрої дуже перспективними. "Розробка простих приладів на зразок лічильників необхідна для успішного створення біомолекулярних комп'ютерів, – сказав він New Scientist.

"Якщо такі лічильники вбудувати в живі клітини, ми можемо уявити собі, що вони виконують роль додатків, наприклад, "розумної" доставки ліків, коли терапевтичний агент створюється там, де виникає проблема, – говорить Амос. – Лічильники також забезпечують біологічний "запобіжний клапан", що не дає кліткам безконтрольно розростатися".