創(chuàng)建一種可以用于精準醫(yī)療的納米級計算機，長期以來一直是許多科學家和醫(yī)療機構的夢想。現(xiàn)在，美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員首次研制出一種納米“計算機”，可控制參與細胞運動和癌癥轉移的特定蛋白質(zhì)的功能。這項發(fā)表在《自然·通訊》上的研究成果，為構建可以用于癌癥和其他疾病的復雜設備鋪平了道路。

賓夕法尼亞州立大學醫(yī)學院的尼古萊·多霍利安教授及其同事創(chuàng)造了一個類似晶體管的“邏輯門”，可執(zhí)行計算操作，由多個輸入控制一個輸出。

多霍利安稱，這個邏輯門是一個重要的里程碑，因為它展示了在蛋白質(zhì)中嵌入條件去操作并控制其功能的能力。這將給更深入地了解人類生物學和疾病，以及精準療法的開發(fā)帶來了可能性。

邏輯門包括兩個傳感器域，旨在響應兩個輸入——光和藥物雷帕霉素。研究團隊瞄準了蛋白質(zhì)焦點黏附激酶（FAK），因為它涉及細胞黏附和運動，這是轉移性癌癥發(fā)展的初始步驟。

首先，研究人員在編碼FAK基因中引入一個名為uniRapr的雷帕霉素敏感域，該域之前由實驗室設計和研究過；然后，研究人員引入對光敏感的域LOV2；最后，對兩個域進行優(yōu)化后，研究人員將它們組合成一個最終的邏輯門設計。

研究團隊將修改后的基因插入HeLa癌細胞，并使用共聚焦顯微鏡在體外觀察細胞。他們分別研究了每個輸入對細胞行為的影響，以及組合輸入的綜合影響。

研究發(fā)現(xiàn)，他們不僅可以使用光和雷帕霉素來快速地激活FAK，而且這種激活導致細胞內(nèi)部發(fā)生變化，從而增強了它們的黏附能力，最終降低了運動性。

研究人員稱，這是第一次證明可在活細胞內(nèi)構建一種可控制細胞行為的功能性納米“計算機”。