توسعه سویچ‎های ژنتیکی
زیست شناسان سلول‎ها را مثل تراشه‎های کامپیوتری برنامه‌ریزی خواهند کرد
الک نیلسن در آزمایشگاه خود در دانشگاه MIT پشت لپ‎تاپ خود نشسته است و دستورالعملی را به یک سلول مخمر اصلاح شده ژنتیکی اعمال می‎کند تا به رنگ زرد درخشان تبدیل شود. او به این برنامه می‎گوید تا چه نوع قندهایی را به سلول تزریق کند. با کمک نرم افزاری به نام CELLO این امکان فراهم شده است تا ابزار طراحی مدارهای الکترونیکی را در طراحی مدار ژنتیکی به کار گرفت.

نیلسن استارت آپی به نام Asimov را مدیریت می‎کند که سعی دارد طراحی اصلاحات ژنتیکی پیچیده را خودکارسازی کند. نرم افزار انجام این کار که CELLO نام دارد به شکلی مدل‎سازی شده است تا مدارهای الکترونیکی و تراشه‎های کامپیوتری با میلیاردها ترانزیستور را برنامه ریزی کند.

اغلب بخش‎های مربوط به تحقیقات زیست شناسی به شکل آزمايشی انجام می‎شود. شما تا زمانی که چیزی را امتحان نکنید از نحوه عملکرد آن مطلع نخواهید شد. اما Asimov تصور می‎کند می‎تواند با ساخت ارگانیسم‎های مهندسی بعضی از کارها را به طور حدسی به نتیجه برساند.

یکی از استادان دانشگاه MIT و از بنیانگذاران این شرکت به نام کریستوفر ویجت می‎گوید: «ما چند سال پیش تصمیم گرفتیم تا این مشکل خیلی پیچیده را به سادگی استفاده از یک برنامه کامپیوتری تبدیل کنیم. ما به این فکر کردیم که چگونه می‎توان ابزار طراحی مدار الکترونیکی را در طراحی مدار ژنتیکی به کار بگیریم.»

تولید پروتئین، سوخت‎های زیستی یا مواد شیمیایی داخل سلول چیز جدیدی نیست. به همین شیوه است که  انسولین، الکل و آنزیم‎های موجود در مواد شوینده به وجود می‎آید. اما به کار گرفتن یک میکروب برای وادار کردن آن به انجام کاری که شما می‎خواهید آن هم در زمان مورد نظر شما تلاشی است که به راحتی قابل انجام نیست.

حالا دانشمندان نسلی از موجودات زنده جدید را طراحی می‎کنند که می‎توانند کارهایی بیشتر از تزریق مداوم ژن را انجام دهند. دانشمندان می‎خواهند تا این ارگانیسم‎ها به نشانه‎های محیطی حساس بوده و به آن واکنش نشان دهند، در زمان‎های مشخص فعال شوند و یا به داروهای هوشمند سرطان تبدیل شوند که تنها در داخل یک تومور نقش کشنده خود را ایفا می‎کند.

بعضی محصولات دیگر با ویژگی سویچ کردن مشابه نیز از قبل در دست ساخت بوده است. یک شرکت به نام Synlogic مشغول آزمايش روی نوعی باکتری با یک مدار ژنی داخل آن است که مردم آن را به عنوان بخشی از آزمايشات بالینی به شکل خوراکی استفاده می‎کنند.

آزمایشگاه ویجت یک دهه گذشته را صرف توسعه سویچ‎های ژنتیکی کرده است که وظایف منطقی پایه از قبیل انتظار برای دو سیگنال بیولوژیکی قبل از فعال شدن را انجام می‎دهد.

در سال 2016 نیلسن و همکارانش نشان دادند که نرم افزار CELLO قادر است ظرف یک هفته 52 مدار ژنتیکی را طراحی کند. ویجت می‎گوید: «با این شیوه سال‎ها کار به چند هفته تقلیل پیدا می‎کند. ما مدت زمان زیادی را صرف بررسی علت شکست عناصر اصلی و چگونگی برطرف کردن آن کردیم.»

Asimov بودجه مورد نیاز خود را از یک شرکت سرمایه گذاری دره سیلیکون به نام Andreessen Horowitz تامین می‎کند که معادل 450 میلیون دلار سرمایه گذاری در شرکت‎های زیست فناوری است که مفاهیمی‎ از نرم افزار یا مهندسی کامپیوتر را شامل می‎شود. Asimov قصد دارد مدارهای مورد نیاز مشتريان خود را طراحی کرده و ساختارهای DNA مورد نظر آنها را فراهم کند.

برچسب: