根據世界衛生組織的最新報告，早期發現是減緩伊波拉病毒爆發的關鍵，例如目前正在西非蔓延的伊波拉疫情，估計已經感染了近1000人 。研究人員說，分子計算機有朝一日可以簡化生物醫學分析的分析，就像那些用於診斷伊波拉病毒的分析一樣。一個新的原型設備可以在伊波拉病毒或密切相關的馬爾堡病毒的核酸序列存在的情況下顯示螢光字母： 伊波拉的'E'或馬爾堡的'M'。
鑑定微生物的一種方法是含有與不同病毒中的DNA或RNA互補的核酸鏈的微陣列。對於這些測試，醫生分離並擴增來自感染患者的樣品中的病毒核酸。純化樣品中的核酸與陣列上的核酸結合，產生信號 - 通常是螢光分子。陣列上出現螢光斑點的模式，然後計算機解釋該模式以識別樣本中的病毒。
然而，使用分子計算機的分子邏輯分析可以簡化生物醫學診斷。該方法將發生在微陣列表面上的分子識別和傳統上由電子計算機完成的模式識別組合成單個步驟。 分子計算機 用一組DNA，RNA或蛋白質邏輯門編程，與多個分子輸入相互作用以產生一個輸出。
一種類型的邏輯門使用脫氧核酶或DNA酶將DNA輸入轉換成螢光標記的DNA輸出。當輸入核酸與DNAzyme上的單鏈閉環結合時，它觸發環的一端與DNAzyme的莖分離。被稱為底物的DNA鏈與莖結合，DNAzyme剪切底物。該裂解的一個產物是含有螢光染料的DNA短鏈。染料現在亮起，因為它與基材另一端的猝滅劑分開。
研究人員可以設計DNAzyme結構，使輸入停用門，而其他DNAzyme邏輯門需要輸入組合。科學家將不同類型的分子邏輯門連接到基於分子輸入進行計算的電路中。
2006年， 當時在美國哥倫比亞大學的Joanne Macdonald和她的同事們創造了一種分子計算機，它使用32個DNA分子和128個DNAzyme邏輯門來 計算 對抗人類對手的井下遊戲的下一步行動。12個基於DNA的邏輯門的另一個電路 使用8個輸入計算4位二進位數的平方根。分子計算機也可以在細胞內部工作。一個電路檢測五種不同microRNA的水平，如果水平與人宮頸癌細胞中常見的水平相匹配，則 該電路產生殺死細胞的蛋白質。
清晰的展示現在，澳大利亞陽光海岸大學的麥克唐納和她的同事們想知道是否有可能將DNAzyme邏輯門連接到產生數字或字母可見顯示的電路中。
她的團隊設計了邏輯門，以響應來自兩種絲狀病毒伊波拉和馬爾堡基因組的15個核苷酸的DNA片段。馬爾堡病毒特有的序列的存在觸發了一個DNAzyme門以切割含有綠色螢光染料的底物鏈。
然而，伊波拉病毒的四種菌株是多種多樣的，它們不共享15個核苷酸的序列。這意味著檢測伊波拉需要稍微複雜的DNAzyme門。研究人員設計了一個帶有兩個環的DNAzyme：一個檢測檢測Marburg序列，另一個檢測所有絲狀病毒共有的序列，包括馬爾堡和所有伊波拉病毒株。只有當存在絲狀病毒序列時才激活該門，但是馬爾堡序列不存在; 激活切割用粉紅色螢光染料標記的底物鏈。
接下來，研究人員使用電路設計程序在384孔板的15個孔中的每個孔中排列兩個邏輯門。他們希望這種安排能夠產生一個響應馬爾堡輸入的綠色「M」。添加沒有Marburg序列的filovirus序列將在孔中產生粉紅色'E'。用任何輸入序列將孔孵育過夜後，研究人員使用UV燈箱可視化相應的字母輸出。
麥克唐納說，她的團隊現在用病毒基因組樣本而不是合成序列測試DNAzyme門。
在另一項實驗中，研究人員構建了一臺分子計算機，可以生成七段顯示器，就像在數字時鐘上創建數字一樣。他們使用四種DNA輸入的各種組合將數字編碼為1到9。然後他們創建了一個分子電路，以便當特定數字的輸入被添加到井中時，顯示器的適當部分點亮。
哥倫比亞大學的米蘭斯託亞諾維奇說，這種原理驗證工作暗示了未來可以取消計算機閱讀診斷分析的可能性 。從2004年到2012年，他是麥克唐納的博士後顧問，但沒有參與當前的工作。他很高興看到一個過程的清晰讀數，否則需要解碼微陣列上的複雜圖案，他認為簡單的字母數字顯示的想法也可以應用於其他類型的分子邏輯