Ordinateurs

Stanford crée des transistors biologiques, la dernière étape vers des ordinateurs à l’intérieur de cellules vivantes – High-teK.ca

Ce site peut gagner des commissions d’affiliation à partir des liens sur cette page. Conditions d’utilisation.

Des bioingénieurs de l’Université de Stanford ont créé le premier transistor biologique fabriqué à partir de matériel génétique : l’ADN et l’ARN. Surnommé le « transcripteur », ce transistor biologique est le dernier composant requis pour construire des ordinateurs biologiques qui fonctionnent à l’intérieur des cellules vivantes. Nous sommes maintenant extrêmement proches des ordinateurs biologiques qui peuvent détecter les changements dans l’environnement d’une cellule, stocker un enregistrement de ce changement dans la mémoire faite d’ADN, puis déclencher une sorte de réponse – disons, ordonner à une cellule d’arrêter de produire de l’insuline, ou de s’auto-injecter. -détruire si un cancer est détecté.

Le transcripteur de Stanford est essentiellement l’analogue biologique du transistor numérique. Là où les transistors contrôlent le flux d’électricité, les transcripteurs contrôlent le flux d’ARN polymérase lorsqu’il se déplace le long d’un brin d’ADN. Pour ce faire, les transcripteurs utilisent des combinaisons spéciales d’enzymes (intégrases) qui contrôlent le mouvement de l’ARN le long du brin d’ADN. « Le choix des enzymes est important », précise Jérôme Bonnet, qui a travaillé sur le projet. « Nous avons pris soin de sélectionner des enzymes qui fonctionnent dans les bactéries, les champignons, les plantes et les animaux, afin que les bio-ordinateurs puissent être conçus dans une variété d’organismes. »

Porte-XOR-faite-de-transcripteur-transistor-biologiqueComme un transistor, qui permet à un petit courant d’en allumer un plus grand, l’une des fonctions clés des transcripteurs est l’amplification du signal. Un petit changement dans l’activité de l’enzyme (la porte du transcripteur) peut provoquer un changement très important dans les deux gènes connectés (le canal). En combinant plusieurs transcripteurs, les chercheurs de Stanford ont créé une suite complète de portes Boolean Integrase Logic (BIL) – l’équivalent biologique des portes logiques AND, NAND, OR, XOR, NOR et XNOR. Avec ces portes BIL (jeu de mots peut-être voulu), un ordinateur biologique pourrait effectuer presque des calculs à l’intérieur d’une cellule vivante.

Psssssst :  Windows 10 Insider Preview Build 10074 frappe les anneaux rapides et lents

Cependant, vous avez besoin de plus que de simples portes BIL pour fabriquer un ordinateur. Vous avez également besoin d’un endroit pour stocker les données (mémoire, RAM) et d’un moyen de connecter tous les transcripteurs et la mémoire ensemble (un bus). Heureusement, comme nous l’avons vu à plusieurs reprises auparavant, de nombreux groupes de recherche ont réussi à stocker des données dans l’ADN – et Stanford a déjà développé une méthode ingénieuse d’utilisation du virus M13 pour transmettre des brins d’ADN entre les cellules. (Voir: Harvard craque le stockage de l’ADN et entasse 700 téraoctets de données dans un seul gramme.) Bref, tous les éléments constitutifs d’un ordinateur biologique sont maintenant en place.

Une porte XOR composée de transcripteursCela ne veut pas dire que des ordinateurs biologiques hautement fonctionnels arriveront sous peu, mais nous devrions certainement commencer à voir de simples capteurs biologiques qui mesurent et enregistrent les changements dans l’environnement d’une cellule. Stanford a contribué la conception de la porte BIL au domaine public, ce qui devrait permettre à d’autres instituts de recherche, tels que le Wyss Institute de Harvard, de commencer également à travailler sur le premier ordinateur biologique. (Voir: La quête du génome à 1000 $.)

À l’avenir, cependant, le potentiel des véritables ordinateurs biologiques est immense. Nous parlons essentiellement d’ordinateurs entièrement fonctionnels qui peuvent détecter leur environnement, puis manipuler leurs cellules hôtes pour qu’elles fassent à peu près n’importe quoi. Les ordinateurs biologiques pourraient être utilisés comme système d’alerte précoce pour la maladie, ou simplement comme outil de diagnostic (le patient a-t-il consommé des quantités excessives de sucre, même après que le médecin lui ait dit de ne pas le faire ?) Les ordinateurs biologiques pourraient dire à leurs cellules hôtes d’arrêter de produire l’insuline, pour pomper plus d’adrénaline, pour reproduire certaines cellules saines pour combattre la maladie ou pour arrêter de se reproduire si un cancer est détecté. Les ordinateurs biologiques éviteront probablement l’utilisation de nombreux médicaments pharmaceutiques.

Maintenant lis: IBM fait un pas vers la construction de synapses semi-conductrices artificielles

Psssssst :  Le Macintosh a 30 ans aujourd'hui : comment Apple a changé le monde de l'informatique de bureau - High-teK.ca

Document de recherche: DOI : 10.1126/science.1232758 – « Amplification des portes logiques génétiques »

Bouton retour en haut de la page