A Stanford kutatói fontos lépést tettek a biológiai alapokon nyugvó számítógépek megalkotása felé, mivel létrehozták az első DNS-ben használható biológiai tranzisztort. Drew Endy, a Stanford szintetikus biológiával foglalkozó szakembere és kollégái E. coli baktériumokkal dolgoznak. „Bármilyen olyan rendszer, amely képes az információ tárolására, feldolgozására és annak eldöntésére, hogy ezek alapján mi történjék a következőkben, számítógépes rendszernek tekinthető” – magyarázza a kutató, aki ennek megfelelően aprócska számítógépekként tekint az egysejtű organizmusokra.

Alapesetben az E. coli rendszere saját programját követi. Felméri, hogy van-e élelem, megfelelő-e a hőmérséklet, majd a beérkező információkra alapozva döntéseket hoz. A valóságban többnyire arról dönt, hogy szaporodjon-e, vagy az adott körülmények nem optimálisak erre a tevékenységre. Endy szerint azonban az E. coli ennél jóval bonyolultabb tevékenységekre is képes lenne, ezért munkatársaival azon igyekszik, hogy átvegye az irányítást a sejt rendszere fölött, és azt más feladatok megoldásában hasznosítsa.

Ennek érdekében módosítania kellett a sejtek génállományát, mégpedig úgy, hogy azok különféle programok „futtatására” legyenek képesek. A modern számítógépek működése három alapvető funkcióra épül: képesek az információ tárolására és továbbítására, illetve egy sor logikai művelet elvégzésére, amelyek meghatározzák, hogy a beérkező adatok alapján mi történjen. A biológiai számítógép mindezt sejtszinten, szilícium chipek helyett fehérjék és DNS segítségével valósítja meg.

Az első két funkciót már korábban is sikerült biológiai rendszerekkel végrehajtani. Több különböző laboratórium is sikeresen tárolt digitális adatokat DNS-molekulákban, egészen elképesztő adatsűrűségeket demonstrálva, és Endy tavaly egy sejtek közti információtovábbító rendszert is létrehozott.

Egy működő logikai rendszer felépítéséhez azonban kapcsolókra, vagyis ebben az esetben a tranzisztorok biológiai megfelelőire van szükség. Endy transzkriptor névre keresztelt alkotása pedig pontosan ezt a célt szolgálja. Egy olyan DNS-szakaszról van szó, amely enzimek hatására képes aktiválódni vagy deaktiválódni. Endy több ilyen szakaszt is beépített baktériumainak örökítőanyagába, egyszerű logikai áramköröket hozva létre a segítségükkel. Az egyik változatban például meg tudta valósítani, hogy a sejt két enzim egyidejű jelenléte esetén megváltoztassa a színét. Vagyis ha mind A, mind B enzim jelen volt, akkor a sejt színe zöldre változott.

A kutatók elmondása szerint a hasonló biológiai rendszerek célja nem a hagyományos számítógépek leváltása, hanem az olyan problémák megoldása, amelyek a létező rendszerekkel nem orvosolhatók. A jövőben a sejtek átprogramozásával azok új funkciókra tehetnek szert, például segíthetnek a daganatok detektálásában: a szervezetbe bejuttatott, módosított sejtek két, mellrákra jellemző fehérje együttes jelenlétében, valamiféle jelzést adhatnának ki egy harmadik fehérje termelésével. Egy napon az is elképzelhető lehet, hogy a daganat detektálásának hatására a sejt egy annak elpusztítására alkalmas molekulát kezd szintetizálni, rögtön meg is oldva a felmerülő problémát.