創(chuàng)建用于精準(zhǔn)醫(yī)療的納米級計算機(jī)，長期以來一直是許多科學(xué)家和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的夢想。現(xiàn)在,，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員首次研制出一種納米“計算機(jī)”,，可控制參與細(xì)胞運動和癌癥轉(zhuǎn)移的特定蛋白質(zhì)的功能。這項發(fā)表在16日《自然·通訊》上的研究,，為構(gòu)建用于癌癥和其他疾病的復(fù)雜設(shè)備鋪平了道路。

賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院尼古萊·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(xué)和疾病,，以及精準(zhǔn)療法的開發(fā)帶來可能性。

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

研究人員首先在編碼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(shè)計和研究過,。然后,，研究人員引入對光敏感的域LOV2,。對兩個域進(jìn)行優(yōu)化后，研究人員將它們組合成一個最終的邏輯門設(shè)計,。

研究團(tuán)隊將修改后的基因插入HeLa癌細(xì)胞,，并使用共聚焦顯微鏡在體外觀察細(xì)胞。他們分別研究了每個輸入對細(xì)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快速激活FAK,，而且這種激活導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生變化,，從而增強(qiáng)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(xì)胞內(nèi)構(gòu)建一種可控制細(xì)胞行為的功能性納米“計算機(jī)”。