В основе концепции «Cello» лежит гениально простая идея о том, что процессы, происходящие в биологических клетках организмов поддаются программированию посредством методов, аналогичных вычислительным алгоритмам знакомых нам компьютерных систем. Использовав такую предпосылку ученые смогли создать новый язык программирования для логических элементов на основе нуклеиновых кислот.
Эксперименты, уже проведенные группой исследователей подтвердили жизнеспособность теоретической концепции «Cello» на практике. Масштаб предложенных идей и первых полученных результатов выглядят очень впечатляюще. В ходе экспериментов были созданы работающие биологические схемы, состоящие из последовательностей до 12 000 ДНК-оснований в основу которых легли семь базовых логических элементов. Используя их алгоритмы ученые собрали порядка 60 таких биологических схем, 45 из которых многократно отработали свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первой серии тестов и устранение выявленных багов позволили в итоге довести процент корректно работающих схем до 95%.
“Работая с бактериями, вы используете текстовый язык программирования точно так же, как программируете компьютер или микроконтроллер, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот – пояснил Кристофер Войт (Christopher Voigt), профессор Массачусетского технологического института. – Текст исходной программы превращается в последовательность ДНК, которая синтезируется любым из хорошо известных и доступных методов и помещается внутрь живой клетки”. Можно сказать, что модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии в буквальном смысле превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.
Опираясь на результаты проделанных опытов, ученые уже могут отдаленно представить себе, насколько грандиозен потенциал программного кода «Cello» и какого уровня проблемы он поможет решать в глобальном плане.
Одно из намеченных направлений – создание сложных биологических систем – “станций” внутри клетки, позволяющих ей самостоятельно находить, идентифицировать и нейтрализовывать очаги заболеваний путем вырабатывания необходимого в текущий момент лекарственного препарата. И одной из первых проблем, успешно решенных на этом пути может стать проблема рака: запрограммированные специальным образом бактериальные клетки при встрече с патологическими раковыми смогут продуцировать необходимое количество нужного лекарства для локального дозированного воздействия.
Перспективы применения технологии «Cello» не ограничиваются только лишь медицинским направлением. Одно из множества возможных альтернативных путей использования – сельское хозяйство. В частности допускается обработка насаждений различных с/х культур бактериями, запрограммированными на выработку инсектицидов – составов, уничтожающих вредоносных насекомых при их обнаружении.
Еще один из вариантов применения технологии — создание особых дрожжевых клеток, которые будут способны остановить собственный процесс ферментации в случае формирования слишком большого количества токсичных побочных продуктов.
Развивая идею Войт предсказывает, что новый язык «Cello» имеет все шансы стать стандартом в области разработки инновационных биологических схем. И, что важно, алгоритмы «Cello» позволят создавать самые разные биологические схемы и после проверять их эффективность очень быстро и точно. Как утверждают в лаборатории профессора Кристофера Войта все подробности открытия будут предоставлены и доступны для широкого ознакомления и использования безвозмездно. Столь щедрый дар профессора Войта человечеству, безусловно, вдохновляет на благо и, вместе с тем, несколько настораживает, поскольку открывает свободный доступ к нашей биологической кладовой, а где, когда, кем и на каком уровне окажутся востребованы эти знания предсказать не сможет ни сам профессор, ни кто иной.
Результаты работы опубликованы в апрельском номере журнала Science
Сайт проекта “Cello”
Дополнительный источник
Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах нашего блога. Мы готовы и дальше делиться с вами актуальными новостями, обзорными материалами и другими публикациями, и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время было для вас полезным. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики.
Другие наши статьи и события
- Обзор Netatmo Welcome Camera. Добрый Большой Брат
- Весенние скидки от KitchenAid
- Распродажа полезных гаджетов и интересных штук
- Jawbone UP3 vs. Xiaomi Mi Band 1S Pulse — битва за наши сердца!
- Выбор умных часов сегодня. Что изменилось?
- Весенние скидки на Hi-Fi технику Onkyo
- Logitech дарит Tom Clancy's the Division
Комментарии (53)
ababo
07.04.2016 10:56+2бла-бла-бла, бла-бла-бла, бла-бла-бла…
IRI
07.04.2016 11:25+9Напрасно минусуют, очередная статья ни о чём. Перевести аннотацию первой попавшейся статьи из саенс или нейчур и разбавить её водой типа «это инновационнейшая технология», «она найдёт широчайшее и эффективнейшее применение», «добились потрясающих результатов», «рак почти побеждён» — это мусор для газетчиков, а не статья для технологического ресурса.
devprodest
07.04.2016 11:09в руках военных это будет невероятно эффективным биологическим оружием.
densss2
07.04.2016 11:48+3Неужели мы наконец-то дождёмся?
Marsikus
07.04.2016 14:39Зачем ходячие мертвецы, когда достаточным результатам будут и мирно покоящиеся.
densss2
07.04.2016 16:37Как это зачем? Это экономически более эффективно, чем ведение войны собственной армией. Каждый новый «ходячий мертвец» это лишняя головная боль потенциальному противнику, ведь на нейтрализацию даже одного зомби нужны силы и ресурсы. А если зомби много и они постоянно увеличиваются числом? А если в зомби превращаются собственные солдаты противника?
Sadler
07.04.2016 17:08Особенно, видимо, заманчиво это выглядит в силу того факта, что современные боевые действия часто ведутся в городах, и, в силу неуправляемости, в зомби будут превращаться не только солдаты. Мечта психопата.
Marsikus
12.04.2016 18:11В сериале зараженные были все поголовно. Смертельный вирус убил бы сразу всех зараженных и делу с концом, но зараженные зомби-вирусом смогли противостоять превращению в зомби и вести боевые действия против зомби и других вооруженных формирований.
Morthan
07.04.2016 11:13Где взять компилятор и какая лицензия?
Sadler
07.04.2016 11:41Лицензия на компилятор или код в днк? Опасаетесь, что у автора будут претензии относительно модификации генетического кода? Тогда для начала прекратите самовольное копирование, а то вдруг засудит за пиратство.
А если серьёзно, у проекта есть сайт, там должна быть вся необходимая информация.Morthan
07.04.2016 12:20Для начала, на компилятор. И сам компилятор хотелось бы. Есть парочка идей, как модифицировать бактерии, но начинать надо с «Hello, world». :-)
А сайт выглядит как-то не очень дружелюбно и просит регистрации.Sadler
07.04.2016 12:25Да, я тоже обратил внимание. Кстати, я вот не хотел бы, чтобы в данный момент это было дружелюбно, дёшево и просто. Поясню: возможности, конечно, колоссальные, но пока у нас нет защиты от создания умной бактериальной инфекции умельцем в подвале. Достаточно выпустить нечто, способное бессимптомно распространяться и мгновенно убивать по триггеру, и у Вас в руках окажется власть над жизнью и смертью других людей.
AndreyHenneberg
07.04.2016 14:42Насчёт копирования у автора кода претензий не будет, потому как сам повелел: «Плодитесь и размножайтесь». А поскольку изменение включено в состав предыдущей инструкции, то и к изменениям он более чем лоялен.
Вот же задвинул! Отменный аргумент боящимся ГМО получился.
Foror
07.04.2016 11:33+1Примеры сырцов в студию!
Halt
07.04.2016 12:49opencores.org берите любой проект на верилоге и изучайте :)
leshabirukov
07.04.2016 18:50Не любой. Триггеры и вообще всё синхронное работать не будет. Удивительно, что там verilog. Не от 1 апреля оригинальная новость?
LoadRunner
07.04.2016 12:09+2превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды
Ждём статью на GT: «Умный дом на бактериях, или как перестать насиловать Arduino».
IvanT
07.04.2016 14:05Берите выше:
«Увеличиваем жене грудь при помощи небольшого фикса ДНК.»
«Программируем иммунитет к алкоголю»
«Расширяем объем памяти мозга»
«Модифицируем доступные диапазоны зрения»
…
и так далее :) По сути имея возможность переписывать код даже бактерий можно добавлять функционала уже многоклеточным с которыми они живут в симбиозе (т.е. нам).
0x131315
10.04.2016 01:57Все это реально уже несколько лет, с помощью технологий вирусного редактирования ДНК. Программируешь необходимые изменения, засовываешь в вирус, делаешь иньекцию — и все ДНК в твоем теле пропатчены и заапгрейжены.
Не хочешь стареть? Вырежи таймер делений — и делись без ограничений, как морские звезды, живи хоть вечность.
Подобным образом не получится редактировать все — только код ДНК, который еще исполняется. Внешность, конструкцию организма не изменить — они отработали по старому коду, непатченному. А вот если запатчить ДНК ребенка, плода — можно изменить и внешность, и конструкцию, повлиять на развитие.
Но зато можно изменить свойства организма — например привить иммунитет против вирусов, не ожидая миллиона лет эволюции, или даже отрастить себе что-либо небольшое — каждое следующее деление пойдет уже с исполнением запатченного кода ДНК, соответственно все новые клетки будут обладать требуемыми свойствами, и за 3 года все клетки организма окажутся измененными.
Можно например изменить пигментацию кожи, отрастить наросты, увеличить грудь и попу или же вообще их убрать (фикс жирового метаболизма), отвращение к алкоголю (вплоть до летального исхода, если потребуется), зрение, да.
А вот память — уже нет, клетки мозга не делятся. Хотя можно наверное опять запустить их деление — вирусу все-равно, куда проникать, у нейронов ядро и ДНК остались — можно и запатчить, и починить систему воспроизводства.
Но самое вкусное — код можно патчить многократно, можно как вставлять так и вырезать фрагменты, т.е. изменил что-то, не понравилось — откатил изменения.
А это целло — это нечто иное, возможность программировать именно логику поведения, возможность внедрения в клетку своих подсистем, со строго заданной логикой. В ядре и так куча всякой машинерии, одним роботом больше или меньше — никто и не заметит. Зато этот робот воспроизводится по коду ДНК стандартными механизмами клетки, и может влиять на ее развитие и поведение, активировать какие-либо механизмы, а то и патчить код ДНК по заданной программе, например по химическому или электрическому триггеру.
Компилятор — программа, переводящая язык описания логики в последовательность нуклеотидов. Сама же последовательность прошивается в ДНК с помощью хорошо отлаженной старой технологии вирусного редактирования ДНК, и после первого деления робот собирается внутри ядра и приступает к работе по заданному алгоритму.
Технически так можно с нуля запрограммировать всю клетку, полностью последовательность сборки человека с нуля, при необходимости. Но это несколько миллиардов команд, являющихся результатом очень сложного компилятора, учитывающего не только логику, но и физику, и время — требуется продумать весь жизненный цикл организма, от ДНК до размножения, все стадии развития. Это уже полноценная САПР.
wi-fi
07.04.2016 14:04Интересно, по их мнению можно ли программировать самого себя? Тело — железо, разум — ПО и куча багов…
prostofilya
07.04.2016 15:06Смотря на сколько бабок грант светит
wi-fi
07.04.2016 15:14Я имел ввиду, типа готовишься к ремонту, сделал себе еще две руки. Закончил — отмена изменений. По логике статьи (доведенной до предела мечтаний) это возможно.
potan
07.04.2016 14:49В качестве языка там взят даже не VHDL, а Verilog.
Надо туда BlueSpec запихнуть!
vchslv13
07.04.2016 15:57А это точно не первоапрельская шутка? Журнал Science не отмечает April Fools` Day?
SvSh123
07.04.2016 17:41Похоже на то. В выходных данных статьи как раз 1 апреля. :)
А жаль. Это был бы грандиозный скачок для всей науки…lexinova
10.04.2016 01:58Статья датированная 31 мартом:
www.newscientist.com/article/2082706-bio-coding-language-makes-it-easier-to-hack-living-cells
По ссылкам из статьи дошел до
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27034378
Хотя 1 апреля все еще угнетает в дате публикации…
Myosotis
08.04.2016 13:33Как же круто. А где можно научиться программировать ДНК? Это область называется биоинформатика?
Vjatcheslav3345
08.04.2016 16:32А почему эта идея была реализована сейчас а не на заре генных исследований?
n1231
08.04.2016 16:33позволяет прописывать в ДНК клеток бактерий требуемый набор свойств
Не очень понятно из статьи.
Создан только язык для моделирования таких бактерий или еще и механизмы с помощью которых можно создавать\прошивать бактерии?
anwender95
08.04.2016 16:34Органическое подобие нанороботов! Выделил прямоугольником и отправил против враждебных бактерий. + деление по команде.
CyberSoft
08.04.2016 16:34Теперь можно будет переписать человека… и внести ещё багов. А также бекдоров, вирусов нового типа…
d_varlamov
08.04.2016 16:48Только Cello это не язык программирования, а программное обеспечение. Язык — Verilog.
RusakovMxL
«Раковая клетка?» -> yes
«Съесть?» -> yes
«Вы уверены?» -> yes
«Ок».
prostofilya
Отправьте смс на номер…
Idot
Подходишь утром к зеркалу, а на лбу светящаяся надпись «мы залочили Ваши почки, чтобы разблокировать отправьте биткоины».
Sadler
Ага, а потом они нарвутся на Джейсона Стейтема…
LoadRunner
Смотрели фильм Intime с Джастином Тимберлейком? Всё может быть куда как хуже.
c_kotik
… Или ваше ДНК будет зашифровано…