От математических вычислений до диагностики рака: как ДНК-компьютеры решают задачи будущего

Ученые из Шанхайского университета Jiao Tong создали уникальную жидкостную систему, способную выполнять более 100 миллиардов простых программ с использованием структур ДНК. Этот прорыв может в будущем стать ключом к диагностике различных заболеваний прямо внутри живых клеток.

Команда, возглавляемая Фэй Вангом, разработала схемы, аналогичные тем, что присутствуют на компьютерных микросхемах. Отличие заключается в том, что вместо традиционных проводников здесь действуют молекулы ДНК. Они реагируют между собой, объединяясь в большие структуры, которые могут выполнять функции проводников или даже переключателей.

Основные элементы этой новой системы названы DPGA (DNA-based programmable gate arrays). Каждый DPGA способен реализовывать свыше 100 миллиардов уникальных схем, путем добавления различных молекул в свою структуру. Ученые уже провели ряд экспериментов, в одном из которых создали схему для решения квадратных уравнений, а в другом – для вычисления квадратных корней.

Особое внимание заслуживает эксперимент с DPGA, который был нацелен на классификацию различных молекул маленькой РНК, особенно тех, которые связаны с определенным видом рака почек. Это дает понять потенциал технологии: такие системы могут обеспечить эффективную диагностику заболеваний на молекулярном уровне, взаимодействуя непосредственно с биологическими жидкостями или даже изнутри клеток.

Фэй Ванг выразил уверенность в том, что устройства на основе DPGA будут высокоэффективными и способными выполнять множество операций одновременно.