لقد نجح فريقٌ من الكيميائيين في جامعة ولاية كارولينا الجنوبية في محاولتهم لصنع بوابات منطقية مكوّنة من الحمض النووي (DNA-based logic gate) وتجربتها داخل الخلية البشرية. هذا البحث قد يمهد الطريق لحسابات أكثر تعقيدا في الخلايا الحية، فضلا عن أساليب جديدة لكشف الأمراض وعلاجها.
البوابات المنطقية هي الوسائل التي تمكن الحاسبات الآلية (الكمبيوتر) من “الحساب”، كما يتم الجمع بينها في مجموعات بطرق مختلفة لتمكين أجهزة الكمبيوتر في نهاية المطاف من أداء مهام مثل الجمع أو الطرح. في حوسبة الحمض النووي، يتم إنشاء هذه البوابات من خلال الجمع بين سلستين مختلفتين من الحمض النووي، بدلا من سلسلة من الترانزستورات. ومع ذلك، معظم عمليات حوسبة الحمض النّووي التي أجريت قبل الآن تمت في أنابيب الإختبار، وليس في الخلايا الحية.
الكيميائي ألكس دايترس وطالب الدراسات العليا جيمس هيمفيل أرادا معرفة ما اذا كانت البوابات المنطقية المعتمدة على الحمض النووي يمكنها الكشف عن وجود أحماض ريبية قصيرة محددة في الخلايا البشرية. إستخدم الباحثون بوابة منطقية تعتمد على الحمض النووي تعرف بإسم “AND”، وقد صُمّمت لتستجيب لوجود نوعين محدّدين من الأحماض الرّيبيّة القصيرة – المعروفة بإسم miRNA-21 و miRNA-122.
وكما أن العمليات الحاسوبية التقليدية تحتاج المدخلات (Input) المختلفة لإنشاء المخرجات (Output) المختصة، البوابات المنطقية البوليانية المبنية من الحمض النووي التي صنعها الباحثون تفعّل فقط في وجود miRNA-21 و miRNA-122، والتي تمثّل “المدخلات” في الخلايا. إذا كانت تلك الجزيئات موجودة، تقوم البوابة بإنشاء “إخراج” عن طريق إفراز جزيء فلوري. يعتقد دايترس أن استخدام هذه البوابات المنطقية قد يؤدي إلى اختبارات وعلاجات أكثر دقة للأمرض، خاصة السرطان.
و يضيف: “إن الجزيء الفلوريَ المستخدم في تصميم هذه البوابات المنطقية يمكن أن يستخدم كعلامة لتحديد الخلايا السرطانية”. “أو، بدلا من توجيه البوابة للافراج عن جزيء فلوريَ في وجود الأحماض الرّيبيّة القصيرة الخاص، يمكن أن نعلق العوامل العلاجية التي تم إصدارها لعلاج المرض نفسه”.
