שפת תכנות לבניית דנ"א סינתטי

בדומה לשימוש שעושים אנשי מחשבים בשפות התכנות ג'אווה ופייתון לשם כתיבת קוד למחשב, כימאים יוכלו עד מהרה להשתמש באוסף מוגדר של הוראות לשם "תכנות" ההתנהגות של מולקולות דנ"א בתוך מבחנה או תא.

דוגמה לתכנות כימי - האותיות A, B ו-C  מייצגות חומרים כימיים שונים. [באדיבותYan Liang, L2XY2.com]
דוגמה לתכנות כימי – האותיות A, B ו-C מייצגות חומרים כימיים שונים. [באדיבותYan Liang, L2XY2.com]
בדומה לשימוש שעושים אנשי מחשבים בשפות התכנות ג'אווה ופייתון לשם כתיבת קוד למחשב, כימאים יוכלו עד מהרה להשתמש באוסף מוגדר של הוראות לשם "תכנות" ההתנהגות של מולקולות דנ"א בתוך מבחנה או תא.

צוות מחקר מאוניברסיטת וושינגטון הצליח לפתח שפת תכנות עבור כימאים שתאפשר להם להאיץ את הפיתוח של רשת שתוכל להכווין את ההתנהגות של תגובות כימיות באותו האופן שבו בקרים אלקטרוניים מכווינים את פעילותם של רכבים, רובוטים והתקנים אחרים. בתחום הרפואה, רשתות כאלו תוכלנה לשמש כמערכות מתוחכמות להעברת תרופות או כחיישנים לגילוי מחלות ברמה התאית. ממצאי המחקר פורסמו בכת-העת המדעי Nature Nanotechnology.

כימאים ומרצים בכימיה משתמשים ברשתות להדגמת התגובות הכימיות, רשתות המבוססות על שפה בת מאה של משוואות המתארות כיצד מתנהגות תערובות של כימיקלים. מהנדסים מאוניברסיטת וושינגטון מקדמים את השפה הזו צעד אחד נוסף ומשתמשים בה על מנת לכתוב תוכנות המכווינות את התנועה של מולקולות המעוצבות לפי דרישה.

"התחלנו מתקציר, תיאור מתמטי של מערכת כימית, ואז השתמשנו בדנ"א על מנת לבנות מולקולות הממחישות את הדינמיקות המבוקשות," אמר Georg Seelig, פרופסור מאוניברסיטת וושינגטון להנדסת חשמל ולמדעי המחשב. "החזון שלנו הוא שבסופו של דבר ניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה זו לשם בניית כלים למטרות כלליות."

כיום, כאשר ביולוג או כימאי יוצרים סוג מסוים של רשת מולקולארית, התהליך ההנדסי הוא מורכב, מסורבל ובלעדי עבור אותה מערכת בלבד. המהנדסים מאוניברסיטת וושינגטון רצו ליצור תשתית שתספק למדענים גמישות גדולה יותר. החוקר הראשי משווה את הגישה החדשה הזו שלהם לשפות תכנות המורות למחשב מה לבצע. "אני חושב שהשיטה שלנו מושכת ביותר מאחר והיא מאפשרת לך לפתור יותר מבעיה אחת בלבד," מציין החוקר הראשי. "אם אתה רוצה שהמחשב יבצע פעולה אחרת, אתה פשוט מתכנת את ההוראה לכך. המיזם שלנו דומה מאוד לכך – אנו יכולים לומר לכימיה מה לעשות."

לבני-האדם ולמינים אחרים יש כבר עתה רשתות מורכבות של מולקולות בגודל ננומטרי המסייעות לווסת את פעילות התאים ולשמור על תפקודו התקין של הגוף. מדענים תרים היום אחר דרכים חדשות לפיתוח מערכות סינתטיות המתנהגות בדומה למערכות ביולוגיות בתקווה שמולקולות סינתטיות אלו תוכלנה לסייע בתפקודיו הרגילים של הגוף. לשם כך, קיים צורך בפיתוח מולקולות דנ"א סינתטיות המשתנות בהתאם לתפקוד המוגדר שלהן.

השיטה החדשה אומנם עדיין אינה מוכנה ליישום בתחום הרפואה, אולם שימוש עתידי בה יוכל לנצל את הרשתות הללו ליצירת מולקולות העוברות התגודדות-עצמית בתוך התאים וכאלו היכולות לשמש בתור חיישנים "חכמים". את המולקולות הללו ניתן יהיה להטמיע בתוך התאים, ואז לתכנת אותן לשם גילוי ליקויים בתא ומתן מענה לכך כנדרש, ייתכן, למשל, ע"י אספקה ישירה של תרופות לאותם התאים.
הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

10 תגובות

  1. יוסי, תגיד את זה לאנשי השיווק הסרבנים באוניברסיטאות, מוזיאוני המדע, מארגני כנסים מדעיים וכו' שחושבים שאם הם ירעיבו את האתר, הם עדיין יקבלו מוצר טוב, שיאפשר להם להפיץ (בחינם) את הישגי הגופים שלהם ולהנות מחשיפה בשווי מיליונים. אחר כך קשה לבוא אלי בטענות. מצידי להביא כל יום עשרות מאמרים חדשים בעוד תחומים שהיום קשה לי לעקוב אחריהם ואין מתנדב שמבין בהם.

  2. בשבת האחרונה "גיליתי" כמות לא מבוטלת של מאגרי מאמרים מדעיים. מה שניתן לראות שם זה שההובלה ניטלת אפילו מן האמריקאים, ועוברת להודו, סין, והערבים. משהו שידעתי קודם: הערבים שולטים בנושא אלקטרוניקת וחשמל הספק.
    זה אומר לי 2 דברים: שם אותנו בפרופורציה. אין לנו כמדינה מסה קריטית במדע היום. מה שיש זה זהרורי שקיעה. המדע בארץ בירידה. נוכל אם נשקיע בחינוך מדעי להיות שותפים.

    העולם משתנה. חלק מהעולם השלישי, לוקח תפקיד מוביל במדע. חלק אחר אומנם שקוע בדת.
    אבל מדינות כמו הודו, כווית בחריין – לא בנשימה אחת, לוקחות הובלה. וגם איראן או לפחות מדענים איראנים בארה"ב. עוד דבר. קמצוץ ממאגרי המידע לא מגיע לאתר הידען. נושאי הליבה. אני יודע שבצוות הנוכחי זה מה שניתן. אבל קיימים נושאי ליבה שנמצאים בתנועה מדעית מתמדת, וקיימים אתרים באנגלית ברמה אדירה.

  3. תודה. חיפשתי בעצמי. נשמע כמו נושא מעניין. 2 פרופסורים למדעי המחשב והנדסת חשמל מגיעים להיות מומחים ב DNA. מה שנקרא עידן הרב תחומיות.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן