Onderzoekers programmeren bacteriecellen om computerachtige beslissingen te nemen

Onderzoekers programmeren bacteriecellen om computerachtige beslissingen te nemen

Anonim

door Laura Bailey, Universiteit van Michigan

Image

(Phys.org) - Stel je voor dat bacteriecellen zijn geprogrammeerd zoals computers om voorspelbaar te reageren op specifieke invoer - de cellen detecteren kwik en worden rood of detecteren en vernietigen kankercellen.

Drew Dunham, een student microbiologie aan de Universiteit van Michigan, hielp de doorbraaktechnologie te ontwikkelen met collega-leden van het Michigan Synthetic Biology Team, dat onlangs terugkeerde van de internationale Genetic Engineered Machine-competitie bij MIT.

Sinds het begin in 2006 heeft de MSBT stilletjes meerdere prijzen gewonnen en tweemaal naar wereldkampioenschappen gevorderd, zei adviseur Marc Ammerlaan, een docent in het bachelorprogramma in de biologie, dat gezamenlijk wordt beheerd door het Departement Ecologie en Evolutionaire Biologie en het Departement Moleculair, Cellulaire en ontwikkelingsbiologie.

De door studenten gemaakte microscopische machines verdienden de MSBT dit jaar een gouden medaille op de regionale competitie Genetic Engineered Machine in Toronto, waar ze tot de top vijf van Noord-Amerikaanse finalisten behoorden die op weg waren naar de wereldkampioenschappen. Hoewel ze niet hebben gewonnen bij de internationale competitie, ziet Ammerlaan dat in de toekomst van het team.

Dit jaar, in plaats van zich te concentreren op één gebied van synthetische biologie, zoals gezondheids- of milieutoepassingen, koos het UM-team een ​​holistische benadering en maakte de cellen volledig aanpasbaar, waardoor synthetische biologieën de cellen konden aanpassen aan hun onderzoek.

"Ons project slaat nieuwe wegen in, " zei Dunham. "Wetenschappers kunnen de bacteriën programmeren om signalen in hun omgeving als input te gebruiken en verschillende output uitdrukken, afhankelijk van die input."

Er zijn eindeloze combinaties van inputs en outputs, van gezondheidstoepassingen tot het opruimen van het milieu - echte toepassingen, zei hij.

"Dit betekent dat de toepassingen echt onze verbeelding overtreffen, en toekomstig gebruik zal verschillende gebieden beïnvloeden, " zei Dunham.

Helaas is klonen - het kopiëren van genetische informatie van het ene organisme naar het andere om de functie te veranderen - de basis van synthetische biologie en heeft het volgens Dunham zeer negatieve connotaties. Daartoe ontwikkelde de MSBT een computerspel genaamd Plasmid Paul, dat spelers door het proces van celklonen leidt.

"Hoe modificeren we deze organismen? Wat zijn de effecten van de wijzigingen?" Zei Dunham.

Onderzoeken meldden dat 83 procent van de spelers iets geleerd heeft door het spel te spelen en dat ze genoten hebben van hun speeltijd, zei Dunham.

"Voor mij is dat het beste deel ervan, " zei Ammerlaan. "Ik vertel ze de wetenschap niet. Ik rijd in de auto en ze doen al het werk. Ze beginnen met een theoretisch begrip. Tegen het einde van onze vergaderingen bekritiseren ze elkaars werk als waarnemend wetenschappers."