科學家開發 「細胞計算機」:人體就是一臺大型計算機

生物計算機可以打開或關閉基因表達，產生特定的蛋白質，從而監測和適應我們的身體變化。

新浪科技訊北京時間4月30日消息。據國外媒體報導，瑞士研究人員稱，他們成功製造出一種功能強大、類似計算機的人體細胞，這種細胞最終可能被用來幫助監測一個人的健康狀況，甚至對抗癌症和其他疾病。

利用基因編輯工具CRISPR-Cas9，研究人員能夠模擬出像計算機一樣運作的人類細胞，並製造出所謂的「程序可擴展迴路」。

「這種細胞計算機聽起來像是一個革命性的想法，但事實並非如此，」瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物系統科學與工程系的生物技術與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）說，「人體本身就是一臺大型計算機。自遠古時代起，人體的新陳代謝就利用了數萬億個細胞的計算能力。」

這種細胞的工作原理就像一臺計算機，可以改變基因特性的表達，利用Cas9蛋白的一種特殊變體來讀取RNA序列，然後打開或關閉基因表達，產生特定的蛋白質。雖然這種情況下的「技術」是生物性的，但它卻能高度模擬中央處理器（CPU）的功能，即細胞處理器可以根據期望的結果執行特定的操作。

通過控制「細胞計算機」的活動，研究人員不僅可以通過對某些化學過程或代謝產物的反應來識別人體內發生的事件，還可以幫助對這些事件做出反應。例如，如果某種生物標誌物在體內停留的時間更長，那就可能表明癌症正在轉移。然後，「生物計算機」就可以幫助鎖定目標腫瘤，並利用它的能力將其移除。

這一最新發現與其他生物計算機的不同之處在於它強大的處理能力。

研究人員表示，這一最新發現與其他生物計算機的不同之處在於它強大的處理能力。科學家們設想的不僅是單個的生物計算機，而是整個細胞網絡，這種細胞網絡實際上可以組成一種實際上能夠擴大處理能力的智能組織。

「想像一下，在一個擁有數十億細胞的微組織中，每個細胞都配備了自己的雙核處理器，」富塞內格爾在一份聲明中指出，「從理論上講，這種『計算器官』的計算能力可以遠遠超過一臺數字超級計算機，而且只需要消耗很少的能量。」

在富塞內格爾的設想中，他的細胞計算機的能量來源將會非常簡單。他說：「與專門的超級計算機相比，這種大型計算機只需要一片麵包就能提供能量。」

對希望創造出似計算機細胞來幫助改善人體健康的科學家來說，這一發現意味著重大的突破。此前的研究主要集中在蛋白質基因開關的使用上，而蛋白質基因開關不具備處理信息的能力，一次只能處理一條指令。研究人員表示，這項技術的下一步將是添加一個多核處理器，它將能夠處理更複雜的命令和信息。

什麼是CRISPR-Cas9？

CRISPR/Cas9技術使用標記來識別突變的位置，並通過一種切割酶在某個精確的位置切割DNA，允許基因的一小部分被移除

CRISPR-Cas9是一種在細菌中發現的可以在DNA中進行精確編輯的工具。縮寫詞CRISPR代表「常間回文重複序列叢集」（Clustered Regularly Inter-Spaced Palindromic Repeats）。這項技術包括一個DNA切割酶和一個決定酶在哪裡切割的標記。

通過編輯這個標記，科學家能夠將切割酶定位到DNA的特定區域，並在任何他們想要的地方進行精確的切割。CRISPR/Cas9技術已經被用來使基因「沉默」，即有效地關閉基因。當細胞在修復DNA斷裂時，這一小段DNA就被移除了。通過這種方式，研究人員就可以精確地關閉基因組中的特定基因。此前，科學家使用這一方法編輯了HBB基因，以治療乙型地中海貧血（β-thalassaemia）。