生物分子计算机能捕获多种疾病信号
发布日期：2011年07月08日
来源：科技日报http://www.stdaily.com/kjrb/content/2011-07/08/content_323390.htm
科技日报讯（记者常丽君）据美国物理学家组织网7月7日（北京时间）报道，以色列魏茨曼科学研究院开发出一种新型生物分子计算机，能同时自动探测多种不同类型的分子。这一成果标志着生物分子计算机研发又迈出了重要一步，将来有望把这种探测能力和生物医疗知识结合起来，用以诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。研究论文发表在近期《纳米快报》上。
生物分子计算机是一种用生物分子元件组装成的纳米级计算机，将其植入人体能自动扫描身体信号、检测生理指标、诊断疾病并控制药物释放等。但研究人员指出，要实现这一愿景还要克服很多障碍。
研究小组此前曾演示过一种二态系统（two-state system）生物分子计算机，由DNA（脱氧核糖核酸）和一种限制酶制成，能根据mRNA（信使RNA）的表达水平和变异来探测疾病指标，但每一步计算只能检测一种疾病指标。
在新研究中，他们又拓展了计算机的能力，能根据miRNA（小分子RNA）、蛋白质、小分子如ATP等同时探测多种疾病指标。这种方法较以前更简单，而且只需检测更少的成分，便能更敏锐地发现疾病指标。
研究人员解释说，探测几种疾病信号的组合，比单纯探测一种信号更有用，能更精确地诊断疾病，比较不同疾病之间的差别。比如甲状腺癌有甲状腺球蛋白和降血钙激素这两种指标，就比仅用一种指标作出的诊断要准确得多。
“按我们的设想，纳米计算机能在人体内漫游，及早发现疾病。它们能探测疾病指标、诊断疾病，并能激活药物分子实施治疗。也可以将它们送入血管、植入某个器官或组织细胞内部，用作预防护理。”论文作者之一宾雅明·吉尔说。但生物分子计算机在生物活体技术、程序控制药物释放方面还有许多挑战，他表示：“最大的挑战是如何在活体环境中，如血管或细胞质里操作这些设备。目前我们正在开发更简单的、不需要限制酶或者能依靠细胞自身运作的机器。”
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一滴水中能容纳百万个，具有智能，可从细胞中生成燃料，如果探测到疾病，便从细胞环境中采样，自动生产针对性的智能药物，杀死癌变细胞等病变，最终形成自防御序列结构——科学家描绘了生物分子计算机的光明前景。也许这种使用“细胞语言”的计算机不能像半导体计算机一样运行复杂操作系统和大型游戏，但其探测、修补、甚至直接影响蛋白质产生进程的能力，就像细胞内的又一道免疫屏障，将为医疗领域的发展带来无限可能。
