编程化人类细胞能自主执行计算和决策
以色列希伯来大学科学家开发出一种全新方法，能将人类细胞编程为微型计算机，使其自主执行运算并作出决策。这一突破有望催生更智能的治疗细胞，可精准打击癌症等顽疾。相关论文发表于新一期《自然·通讯》杂志。
进行生物计算的细胞艺术图。图片来源：以色列希伯来大学/AI生成插图
长期以来，科学家一直梦想赋予细胞识别疾病并自动应答的能力。然而，引入外源遗传模块往往会加重细胞的代谢负荷、大量消耗自身资源。在最新研究中，团队独辟蹊径，提出了一套模块化设计框架，在细胞内创造出可处理信息、遵循复杂指令且易于扩展的人工遗传系统。
其秘诀在于一种名为RNA反式剪接的过程，它能让遗传信息片段与团队设计的天然及人工调控元件精巧地融为一体。这些元件中有一类酷似生物处理器的特殊分子，能根据预设的遗传程序，对关键遗传元件进行工程化调控，进而精准触发指定基因的表达。由于能以复杂运算的方式并行处理多路信号，整套系统的效率远胜以往设计。
该系统还内置了一个“全加法器”，可执行简单的二进制数学运算，宛如计算机处理器中的运算单元。该系统还包括一款生物版本的“多路复用器”——一种能从多个输入信号中遴选其一并转发的电子元件，并借由不同色彩的荧光蛋白，追踪信号的一举一动。尤为巧妙的是，系统自带安全功能：一旦细胞检测到无效或过载的配置，便会发出特殊的警示信号，未来有望通过触发保护性反应来防范医疗差错。
团队展望，有朝一日，这项技术可用来创造智能治疗细胞，使其不断监测周边环境并作出相应反应。为验证这一构想，团队对人类细胞进行编程，令其产生白细胞介素-15。这是一种免疫系统蛋白，能激活抗癌免疫细胞，使其更加“骁勇善战”。
团队表示，随着技术日趋成熟，未来的药物或许可像设计软件一样，运用生物“代码”来指示细胞何时、如何诊断并应对疾病。
以色列希伯来大学科学家开发出一种全新方法，能将人类细胞编程为微型计算机，使其自主执行运算并作出决策。这一突破有望催生更智能的治疗细胞，可精准打击癌症等顽疾。相关论文发表于新一期《自然·通讯》杂志。
进行生物计算的细胞艺术图。图片来源：以色列希伯来大学/AI生成插图
长期以来，科学家一直梦想赋予细胞识别疾病并自动应答的能力。然而，引入外源遗传模块往往会加重细胞的代谢负荷、大量消耗自身资源。在最新研究中，团队独辟蹊径，提出了一套模块化设计框架，在细胞内创造出可处理信息、遵循复杂指令且易于扩展的人工遗传系统。
其秘诀在于一种名为RNA反式剪接的过程，它能让遗传信息片段与团队设计的天然及人工调控元件精巧地融为一体。这些元件中有一类酷似生物处理器的特殊分子，能根据预设的遗传程序，对关键遗传元件进行工程化调控，进而精准触发指定基因的表达。由于能以复杂运算的方式并行处理多路信号，整套系统的效率远胜以往设计。
该系统还内置了一个“全加法器”，可执行简单的二进制数学运算，宛如计算机处理器中的运算单元。该系统还包括一款生物版本的“多路复用器”——一种能从多个输入信号中遴选其一并转发的电子元件，并借由不同色彩的荧光蛋白，追踪信号的一举一动。尤为巧妙的是，系统自带安全功能：一旦细胞检测到无效或过载的配置，便会发出特殊的警示信号，未来有望通过触发保护性反应来防范医疗差错。
团队展望，有朝一日，这项技术可用来创造智能治疗细胞，使其不断监测周边环境并作出相应反应。为验证这一构想，团队对人类细胞进行编程，令其产生白细胞介素-15。这是一种免疫系统蛋白，能激活抗癌免疫细胞，使其更加“骁勇善战”。
团队表示，随着技术日趋成熟，未来的药物或许可像设计软件一样，运用生物“代码”来指示细胞何时、如何诊断并应对疾病。
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