Forskare öppnar dörren mot biologiska datorer
Genmodifierade celler kan fås att kommunicera med varandra som om de vore elektroniska kretsar. Med hjälp av jästceller har en grupp forskare i Göteborg tagit ett banbrytande steg mot att i framtiden kunna bygga komplexa system, där kroppens egna celler hjälper till att hålla oss friska. Studien presenteras i dag i en artikel i den vetenskapliga tidskriften Nature.
– Även om bearbetade celler inte kan utföra samma jobb som en riktig dator, så öppnar vår studie för att bygga komplexa konstruktioner av sådana celler. I framtiden förväntar vi oss att liknande cell-till-cell-kommunikationssystem kan tillämpas i den mänskliga kroppen, för att upptäcka förändringar i hälsotillstånd, bidra till att bekämpa sjukdomar i ett tidigt skede eller fungera som biosensorer för att upptäcka föroreningar kopplat till förmågan att bryta ner farliga ämnen i miljön, säger Kentaro Furukawa på Institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet som är en av forskarna bakom studien.
Syntetisk biologi är ett relativt nytt forskningsområde, som kombinerar biologi och teknik. Ett användningsområde är design av biologiska system som inte finns i naturen. Till exempel har forskare framgångsrikt konstruerat en mängd olika konstgjorda kopplingar inom genetiskt modifierade celler, till exempel strömbrytare, oscillatorer och sensorer.
Vissa av dessa artificiella nätverk kan vara användbara för industriella eller medicinska tillämpningar. Trots en stor potential för dessa konstgjorda kopplingar, har det hittills funnits många tekniska begränsningar. Den huvudsakliga orsaken är att de artificiella systemen i enstaka celler sällan fungerar som förväntat, vilket har stor påverkan på resultatet.
Med hjälp av jästceller har forskarlaget vid Göteborgs universitet nu byggt syntetiska kretsar som bygger på en genreglerad kommunikation mellan celler. Jästcellerna har modifierats genetiskt så att de kan känna av sin omgivning utefter bestämda kriterier och därefter skicka signaler till andra jästceller genom att utsöndra molekyler. På detta sätt kan de olika cellerna kombineras som legobitar för att bygga mer komplexa kretsar. Genom att använda en uppsättning av jästceller med olika genetiska modifieringar är det möjligt att utföra mer komplicerade ”elektroniska” funktioner än om man använt sig av endast en sorts celler.
Forskarlaget vid Göteborgs universitet leds av professor Stefan Hohmann, och består därutöver av Kentaro Furukawa och Jimmy Kjellén.
Artikeln Distributed biological computation with multicellular engineered networks, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature den 8 december, har tillkommit i samarbete med två spanska forskarlag från Universitat Pompeu Fabra i Barcelona. Arbetet är en del av EU-projektet CELLCOMPUT.
Kontaktinformation
KONTAKT:
Professor Stefan Hohmann, Institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet
031- 360 8488
stefan.hohmann@gu.se
Doktor Kentaro Furukawa, Institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet
031- 786 2598
kentaro.furukawa@cmb.gu.se
Jimmy Kjellén, Institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet
031- 786 2549
jimmy.kjellen@cmb.gu.se
Bildtext: Biologiska datorer kan bli verklighet i framtiden. Foto: Göteborgs universitet
