Výzkumný tým Penn State University vytvořil první nanopočítačové činidlo na bázi proteinů, které funguje jako počítačový nanočip.
Výzkumník jiaxing chen provádí experiment se zobrazováním živých buněk, aby studoval chování buněk pomocí konfokální mikroskopie © Penn State huck institutes of the life Sciences (cc By-nc-nd 4.0)
Tradiční přístupy syntetické biologie usilující o likvidaci buněk nádorů nebo třeba podporující regeneraci poškozených tkání obvykle závisejí na zesílení či oslabení produkce proteinů, které mají na starost příslušnou funkci v buňce. Tento postup bývá zdlouhavý a spotřebovává energetické zásoby buňky.
Tým americké Pennsylvania State University zvolil jiný přístup. Nikolay Dokholyan a jeho spolupracovníci upravili proteiny, aby přímo prováděly požadované úkony v buňce. Jsou to vlastně proteinové nanopočítače, jejichž vstupem jsou stimuly z prostředí a výstupem akce na buněčné úrovni.
Dokholyan a spol. vylepšili zvolený protein přidáním dvou senzorových domén, které reagují na určitý podnět. V tomto případě protein reaguje na makrolidovou sloučeninu rapamycin a na světlo tím, že změní svou orientaci v prostoru. Vědci vložili upravený protein, tedy nanopočítač, do buněk v laboratorní kultuře, které pak následně reagovaly na příslušné podněty. Pokud buňky s nanopočítačem detekují nejprve rapamycin a pak světlo, natočí se v určitém úhlu. Když tyto podněty zachytí v opačném pořadí, zaujmou pozici jinou.
Badatelé na tomto principu plánují vytvořit pokročilé nanopočítače, které by reagovaly na větší počet fyzikálních či chemických podnětů a mohly by provádět širší spektrum akcí v buňce, jako například změny polohy či tvaru buněk, změny jejich pohybu a migrace, exprese genů nebo změny chování spojeného s imunitou.
Nanopočítače s takovými schopnostmi by se mohly stát základem pro nové typy léčby komplikovaných virových infekcí, autoimunitních onemocnění, diabetu, degenerativních chorob nebo třeba nádorů.