來自美國哈佛大學Wyss研究所、亞利桑那州立大學、哈佛醫學院、麻省理工學院和哈佛-麻省理工Broad研究所的一項最新研究表明,通過向大腸桿菌中添加少量帶有邏輯門的遺傳材料,可控制其信使RNA執行特定的計算,使活細胞能夠經誘導以一種微型機器人或計算機的形式執行計算。相關研究結果發表在2017年8月3日出版的《自然》期刊上。
根據特定輸入,這種細菌生物計算機可執行12種邏輯運算(AND、OR和NOT),并基于蛋白或其他分子的存在或缺失而輸出計算結果。
不同于已有研究,該研究利用的是RNA,研究人員可以為單鏈的RNA設計RNA回路,互補的RNA鏈結合到這種設計的回路中時能激活該回路。鑒于這種回路的所有處理元件都是利用RNA制造的,而且RNA能夠呈現出巨量的潛在序列,因此該方法能夠同時執行很多運算。這種平行處理能力則為開展更快和更復雜的計算提供了保障,同時確保對有限細胞資源的高效利用。
該研究對智能藥物設計與投送、綠色能源和低成本診斷技術等均有重要價值,合成生物學家期望未來能利用RNA計算能力來誘導細菌進行光合作用、在果蠅體內合成昂貴的藥物,或者診斷和消滅腫瘤細胞。