Bi-Fi – биологический беспроводной Интернет

Исследователи Стэнфордского университета модифицировали бактериофаг М13 – вирус, паразитирующий на бактериях, не убивая их – таким образом, чтобы он, помимо своей обычной жизнедеятельности, производил внутри бактериальных клеток упаковку в белковую оболочку и «рассылку» информации, закодированной в цепочках ДНК. Целью этой работы является создание так называемой Bi-Fi – биологической беспроводной «сети Интернет».

Эта система существенно увеличивает сложность и количество информации, которой могут обмениваться клетки, что позволит значительно усилить контроль над биологическими функциями в клеточных популяциях. Разработка может помочь претворить в реальность концепцию создания сложных многоклеточных структур, целью функционирования которых является выполнение важных биологических функций.

Хорошо известно, что клетки используют для общения различные механизмы, в том числе химические соединения. Однако такие химические сигналы являются одновременно и посланием, и посланником. Если «общение» завязано, например, на углевод, то диапазон посланий ограничен только тремя вариантами: «больше углевода», «меньше углевода» или «нет углевода».

Клетки, внутри которых поселился модифицированный М13, можно программировать на гораздо более сложное общение, возможности которого ограничены исключительно размером участка ДНК, который можно ввести в вирусный геном, не повреждая работу самого «почтальона». На вирусном носителе клеткам можно посылать такие генетические инструкции, как «начать расти», «прекратить расти», «переместиться ближе», «удалиться», «синтезировать инсулин» и многое другое.

Cхема передачи информации в «железной» сети (a) и в Bi-Fi (b)
(из статьи Monica E Ortiz, Drew Endy Engineered cell-cell communication via DNA messaging,
опубликованной в Journal of Biological Engineering).

Модифицированный М13 способен упаковывать цепочки ДНК длиной до 40 000 пар нуклеотидных оснований. Это в значительной степени удовлетворяет потребности биоинженерии, так как длина большей части генетических посланий, которые могли бы заинтересовать специалистов, укладывается в диапазон от нескольких сотен до нескольких тысяч пар нуклеотидов.

Исследователи уже продемонстрировали возможность передачи генетических посланий между клетками, разделенными гелеобразной средой, на расстояние, превышающее 7 сантиметров, что очень много на клеточном уровне.

«Биологический интернет» может лечь в основу бактериальный фабрик для масштабного производства топлива, фармацевтических препаратов и других нужных человеку соединений.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University:
Bionengineers introduce "Bi-Fi" — the biological Internet.

12.10.2012