Các nhà khoa học đã xây dựng được máy tính sinh học đặt vừa vặn bên trong các tế bào

  25/07/2017

Điều này có nghĩa là chúng ta có thể tích hợp máy tính sinh học vào các khối u ung thư để theo dõi hoạt động của chúng.

 

Các kỹ sư của Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển được các mạch điện toán sinh học có khả năng ghi nhớ và phản hồi lại các chuỗi dữ liệu đầu vào.

Được đăng tải trên tạp chí Science tuần này, thành công này đánh dấu bước tiến quan trọng trong công cuộc tích hợp các bộ nhớ DNA lên các tế bào sinh học, xa hơn nữa là mở đường cho việc xây dựng những hệ thống điện toán lớn từ các bộ phận trên động, thực vật cũng như lập trình ra các chức năng sinh học phức tạp cho cơ thể sống.

Nathaniel Roquet và các cộng sự tại MIT Synthetic Biology Group đã có thể xây dựng ra một thiết bị gọi là state machine (máy tính trạng thái). Sở dĩ có máy tính sinh học này được gọi là state machine là bởi đây là thuật ngữ mô tả điện toán như một chuỗi các trạng thái khác nhau trong một chu trình hoạt động để thực hiện các tác vụ mong muốn. Trong một hệ thống điện toán, trạng thái này sẽ chuyển sang trạng thái khác qua các sự kiện chuyển dịch. Một trạng thái sẽ là kết quả của trạng thái trước nó cộng hưởng với các dữ liệu input mới được đưa vào. State machine còn chỉ những hệ thống lớn bao gồm nhiều yếu tố, từ xử lý ngôn ngữ tự nhiên, các thuật toán phức tạp cho đến những thuật toán đơn giản lập trình cho một chiếc máy bán hàng tự động.

 

 

 

Chúng ta đều biết trong một tế bào sống, DNA (tiếng Việt thường gọi là ADN) là phân tử lưu trữ các thông tin di truyền tự nhiên. Chính xác nhiệm vụ của DNA là lưu trữ thông tin. Và Roquet cùng các cộng sự đang tạo ra một bộ khung để thao tác, điều khiển (bằng các chất hóa học) các DNA bằng cách mã hóa các trạng thái điện toán vào trong các chuỗi DNA. Việc này cho phép chúng ta nhìn ra các trạng thái qua những chuỗi gen cũng như kiểm soát được các đặc tính biểu hiện của gen qua các sự kiện chuyển trạng thái. Nói cách khác thì các trạng thái này có thể được kết nối với với các hoạt động bên trong tế bào. Trong khi đó, các DNA lại đóng vai trò như bộ nhớ của state machine vừa nhắc đến ở trên. Vấn đề hiện giờ chỉ còn là liệu các DNA này sẽ được điều khiển ra sao và tác động của chúng tới các hoạt động trong tế bào chứa chúng là gì.

Điều này có nghĩa là chúng ta có thể tích hợp máy tính sinh học vào các khối u ung thư để theo dõi hoạt động của chúng

Trong các thí nghiệm của mình, Roquet cùng đồng nghiệp đã lập trình ra các tế bào E.coli để phản ứng lại các chất thường được sử dụng trong các thí nghiệm nghiên cứu, bao gồm cả chất tương tự kháng sinh tetracycline, đường arabinose và chất hóa học DAPG có thể giúp thực vật bảo vệ phần rễ của chúng khỏi các loại dịch bệnh. Các tế bào có thể được lập trình lại thành các dạng mong muốn khác.

Roquet cho biết: “State machine lưu giữ và phản hồi lại các chuỗi tín hiệu và hiện tượng biến đổi gen diễn ra bên trong một tế bào có thể trở thành công cụ nghiên cứu và điều hòa các hệ thực thể sống phức tạp.” Nói cách khác thì bằng cách vận hành state machine trong các tế bào sống, chúng ta sẽ có thể giám sát được các hoạt động và hiện tượng chưa từng quan sát được diễn ra bên trong các tế bào.

 

 

 

Ví dụ như tế bào nguyên bản, tương tự như tế bào gốc, sẽ có thể phát triển thành nhiều loại tế bào với chức năng khác nhau nhờ vào thành tố phiên mã và các protein điều hòa gen bên trong tế bào. Các thành tố phiên mã cho phép các nhà nghiên cứu lập trình các tế bào nguyên bản thành các tế bào chức năng cụ thể. Tuy nhiên, quá trình này gồm những gì hiện vẫn chưa được làm rõ. Một máy tính state machine có thể ghi chép lại các biến đổi trên DNA.

Roquet lấy thêm ví dụ về việc tích hợp các máy tính sinh học như vậy vào các khối u ung thư, nơi chúng được sử dụng để giám sát hoạt động của các tế bào ung thư cũng như ức chế hoạt động của các khối u trong từng tế bào chứa đựng chúng.

Roquet cho biết: “Ý tưởng về việc chúng ta có thể ghi và phản hồi lại không chỉ các hoạt động sinh học bên trong tế bào mà còn có thể điều khiển chúng có thể mở ra rất rất nhiều ứng dụng quan trọng trong tương lai. Chúng ta biết nhiều về các yếu tố gây ra nhiều loại bệnh tật nhưng lại chưa hiểu rõ về cơ chế sắp xếp và hoạt động của chúng. Đây chính là một trong những vấn đề mà giới nghiên cứu có cơ hội được đào sâu vào với thiết bị máy tính sinh học mới này.”

Khi máy tính được cấy ghép vào tế bào và trở thành sinh vật sống, chúng ta có “lập trình” lại các tế bào hư hỏng cũng như tăng cường sức mạnh cho một số bộ phận trên cơ thể động và thực vật.

Tham khảo Motherboard

Bình luận

Tin tức mới

Xem tất cả

Sự thật chỉ ăn gạo lứt muối mè sẽ khỏi ung thư?

Không ít người mang trong mình khối u, bệnh ung thư và cả những em nhỏ bị ung thư cũng được gia đình chỉ cho ăn gạo lứt muối mè, không ăn thịt cá… với quan niệm như vậy khối u sẽ tự "chết" vì bị bỏ đói. Liệu đây có phải cách hay để chữa trị ung thư?

Tiếng ù trong tai có thể giết chết bạn bất cứ lúc nào

Nữ diễn viên 36 tuổi Andrea Syron sống tại Michigan, Mỹ đã phải trải qua phẫu thuật nguy hiểm để ngăn chặn "quả bom hẹn giờ" trong não cô, thứ có thể giết chết cô bất cứ lúc nào nhưng bị các bác sĩ chẩn đoán nhầm là dị ứng, Dailymail đưa tin.

5 năm không sốt: Nên cẩn thận với hai loại bệnh ung thư

Theo mạng tin Hoàn cầu của Trung Quốc, nếu trong một thời gian dài không sốt thì chúng ta đừng vội nghĩ mình có một cơ thể khỏe mạnh. Trên thực tế, đây lại không phải là một chuyện tốt, có thể ung thư đang gõ cửa cơ thể của chúng ta.

Tăng cân giúp não to lên

Trọng lượng cơ thể gia tăng là một nhân tố quan trọng giúp con người gia tăng kích cỡ não và bước ra khỏi “thế giới” linh trưởng.

Tại sao chúng ta càng gãi càng ngứa?

Có lẽ với nhiều người, đây chỉ là một triệu chứng đơn thuần. Tuy nhiên đằng sau nó là những vấn đề phức tạp liên quan đến não bộ và các xung thần kinh cảm giác.

50% thuốc bán trên Internet là thuốc giả

Thông tin này được đưa ra tại hội thảo Hội thảo Nâng cao sức khỏe người bệnh: Tầm quan trọng của chất lượng và phát minh trong lĩnh vực dược phẩm được tổ chức tại Hà Nội ngày 16/3.

Đây là tộc người có trái tim khỏe nhất thế giới

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, người Tsimané tại Bolivia, có tỉ lệ mắc bệnh tim thấp nhất trên thế giới. Trên thực tế, một người Tsimané 80 tuổi, sớ hữu trái tim khỏe hơn nhiều so với một người Mỹ 55 tuổi.

Công nghệ in 3D giúp tái tạo 100% mô hình quả tim người

Mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ in 3D đã cứu sống tính mạng của 1 bé trai 14 tháng tuổi trong 1 ca phẫu thuật tim. Đây là kết quả chế tạo của các kỹ sư tại trường khoa học kỹ thuật J.B Speed trực thuộc Đại học Louisville.

Bạn nên chấm dứt ngay 5 quan niệm sai lầm này về thực phẩm

Có phải cứ dầu thực vật là sẽ tốt cho sức khỏe? Đã từ lâu, chúng ta được nghe rất nhiều lời khuyên liên quan đến thực phẩm. Nhiều trong số đó đã trở thành niềm tin trong suốt một thời gian dài. Tuy nhiên, liệu tất cả những gì bạn học được về thực phẩm

Tử cung nhân tạo - Khi máy móc tạo ra được... con người

Việc sáng tạo ra tử cung nhân tạo là một tiến bộ khoa học đáng ghi nhận, nhưng giống như trí tuệ nhân tạo nếu con người không biết cách kiểm soát những phát minh một cách hợp lý thì đó chắc chắn là ngày tận cùng của nhân loại.

Bệnh hiếm Kawasaki bỗng dưng... không còn hiếm

Trong vòng một tháng nay, tại Bệnh viện (BV) Nhi Trung ương, số ca mắc bệnh Kawasaki bỗng nhiên tăng đột biến. Từng được xem là căn bệnh “lạ và hiếm”, Kawasaki tiềm ẩn nhiều nguy cơ vì gây tổn thương tim, ảnh hưởng tới tính mạng của trẻ.

Trầm cảm làm tăng nguy cơ bệnh tim

Một nghiên cứu lớn gồm hơn 3,2 triệu người cho thấy, những người bị bệnh tâm thần nặng (SMI), gồm tâm thần phân liệt, rối loạn lưỡng cực và trầm cảm, tăng 53% nguy cơ bị bệnh tim mạch so với những người không mắc bệnh tâm thần.

2 năm trước tạo ra não mini nhân tạo, chính các nhà khoa học cũng không ngờ ngày hôm nay nó có thể tự sản sinh mạch máu

Năm 2015, các nhà khoa học tại Đại học Brown đã phát triển thành công một loại “não mini” từ mô hình được tạo ra từ việc cấy ghép 3D các tế bào thần kinh sống. Mục đích ban đầu của các nhà khoa học là tạo ra loại vật mẫu thí nghiệm mới có thể giúp giảm th

Vùng đất 900 năm không có ai mắc ung thư

Ở đó, khoảng cách cha con có thể lên tới 90 tuổi. 100 tuổi vẫn được coi ở độ tuổi trưởng thành, phụ nữ 80 tuổi trông trẻ như mới ngoài 40. Những cụ ông, cụ bà 130 tuổi vẫn lao động hăng say và nhiều người sống tới 145 tuổi.

Những cơn mưa phóng thích 800.000 nghìn tỷ vi khuẩn mặt đất vào không khí, nhiều gần bằng số sao trong vũ trụ chúng ta biết

Đừng bao giờ nếm một cơn mưa, nếu bạn không muốn trở thành một kẻ thảm sát hàng loạt. Nếm một cơn mưa là bạn đang kết thúc số phận của hàng triệu vi khuẩn, trong chuyến phiêu lưu rời khỏi mặt đất của chúng. Một số vi khuẩn ấy, thậm chí, có thể "trả thù" b

Trung Quốc thử nghiệm thành công thiết bị điều chỉnh đường huyết từ xa bằng ứng dụng điện thoại - giải pháp cho bệnh nhân tiểu đường

Hãy tưởng tượng việc người bệnh tiểu đường có thể nói lời tạm biệt với những ống tiêm vật lý, thứ mà họ đang phải sử dụng để tiêm insulin vào cơ thể mỗi ngày. Thay vào đó, họ chỉ cần cài một ứng dụng trên điện thoại di động, là đã có khả năng theo dõi mức

Đây là 6 điều không nên nói với một người mắc ung thư

Đối mặt và trò chuyện với một người mắc ung thư không phải là điều dễ dàng. Trong nhiều trường hợp, tâm lý của họ trở nên rất phức tạp. Khi đó, ngay cả bạn bè và những người thân thiết nhất của bệnh nhân cũng phải cảm thấy bối rối.

10 cách đường gây hại cho sức khỏe của bạn

Đường là một loại thực phẩm có thể quyến rũ bất cứ ai bởi hương vị ngọt ngào của nó. Đây cũng là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng cho cơ thể. Tuy nhiên, việc bạn tiêu thụ quá nhiều đường sẽ gây tác hại khôn lường đến sức khỏe. Đó cũng chính là lí

Phá bỏ nguyên tắc tuần làm việc 40h, sắp xếp lại cuộc sống không theo mốc thời gian và kết quả bất ngờ cho những người thực hiện

Nguyên tắc làm việc 8 giờ/ngày, 5 ngày/tuần đã tồn tại cả trăm năm hóa ra không phải thứ gì dựa trên khoa học mà đơn giản chỉ là cách gia tăng lượng cầu cho hàng hóa tiêu dùng. Vậy thì chúng ta nên bố trí thời gian trong ngày như thế nào để đạt hiệu quả c

Rối loạn chức năng tuyến giáp liên quan đến suy tim

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng những người bị suy giáp (tuyến giáp kém hoạt động) có nguy cơ cao bị suy tim nặng, người cường giáp (tuyến giáp hoạt động quá mức) có thể dễ bị bất thường nhịp tim, thường là nhịp tim nhanh.

Người gầy, trẻ nhỏ cũng có thể mắc gan nhiễm mỡ

Bệnh gan nhiễm mỡ chủ yếu do rối loạn chuyển hóa tế bào gan gây ra. Nhiều người quan niệm gan nhiễm mỡ thường gặp ở những người uống nhiều rượu, bia, thừa cân, béo phì, song trên thực tế người gầy, trẻ nhỏ cũng bị mắc gan nhiễm mỡ.

Có bí mật gì trong bữa sáng của những người sống thọ?

Bữa sáng là bữa ăn quan trọng nhất trong ngày, nhưng chỉ khi bạn thực hiện nó một cách khoa học. Dưới đây là vài gợi ý cho một thực đơn cung cấp nguồn năng lượng dồi dào mà những người khỏe mạnh và có tuổi thọ cao đã duy trì trong nhiều năm.

Suy hô hấp nặng hồi phục hoàn toàn nhờ tim phổi nhân tạo

Các bác sĩ Khoa hồi sức tích cực, Bệnh viện Bạch Mai vừa cấp cứu thành công bệnh nhân bị suy hô hấp nặng, rối loạn đông máu, suy tuần hoàn và suy thận cấp. Hiện tại bệnh nhân đã phục hồi và được xuất viện. Theo các bác sĩ, nếu không được hỗ trợ chạy tim p

Mới chớm mùa nắng, bệnh ở trẻ đã gia tăng

Mỗi ngày 2 bệnh viện Nhi Đồng đang phải tiếp đón từ 9 - 10.000 lượt trẻ đến khám và điều trị. Bác sĩ cảnh báo, thời tiết bắt đầu vào mùa nắng nóng sẽ tạo điều kiện cho vi rút gây bệnh phát triển, phụ huynh cần tăng cường bảo vệ sức khỏe cho trẻ.

Cảnh giác đột ngột viêm cơ tim

Nghe bác sĩ chẩn đoán người bệnh bị suy tim nặng, đe dọa tính mạng... thân nhân cứ ngỡ ngàng. Triệu chứng của bệnh này thường nhẹ như sốt, mệt mỏi, đau cơ nên dễ bị bỏ qua.

Những hiểu lầm phổ biến về muối

Muối là thực phẩm quen thuộc trong gian bếp mỗi nhà. Tuy nhiên, không phải lúc nào chúng ta cũng có những nhìn nhận đúng về muối. Dưới đây là những hiểu lầm thường gặp về muối.

Phát hiện gen gây đột tử ở người trẻ tuổi

Các nhà nghiên cứu Canada, Nam Phi và Ý đã xác định được một gen mới có thể gây đột tử ở thanh niên và các vận động viên. Đó là gen CDH2 gây bệnh cơ tim tâm thất phải gây loạn nhịp (ARVC), một rối loạn di truyền khiến cho tim bệnh nhân ngừng đập và là ngu

Những trường hợp cần hạn chế tỏi

Tỏi có chứa một hợp chất gọi là allicin, đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Ăn tỏi giúp hạ huyết áp cao, đồng thời hạn chế hình thành angiotensin II, một loại hormone làm giãn nở các mạch máu.