Vilma, Ünige, Csaba2020. december 05., szombat
Tudomány

Biológiai komputerekkel a daganatok ellen

2004.04.30.Admin
National Geographic Magyarország

Izraeli kutatók parányi biomolekuláris komputert, „sejtorvost” fejlesztettek ki, amely képes a daganatos betegséges diagnosztizálására, és ennek ismeretében, szükség esetén, ellenlépések megtételére.

Izraeli kutatók biomolekuláris komputert fejlesztettek ki, amely in vitro (mesterséges körülmények között) képes a hírvivő RNS fajták megkülönböztetésére és válaszként olyan anyagok termelésére, amelyek befolyásolják a génexpressziót. (A génexpresszió a génben kódolt információ átírása hírvivő RNS-sé, illetve lefordítása fehérjévé – az információ először RNS-re íródik át, majd ez alapján elkészülhet a fehérje).

A nanokomputer méreteire jellemző, hogy egy mikroliterben egy trillió elfér belőle. Három alegységből, – egy azonosító bementből, sztochasztikus számító részből és egy kimeneti, termelő részből – áll. A konstrukció mesterséges DNS-szekvenciát és hasító enzimet tartalmaz. A kutatásról a Nature legfrissebb száma számolt be.

Tulajdonképpen egy „okos gyógyszerről” van szó, amely csak bizonyos körülmények fennállása esetén fejti ki hatását. A szervezetbe juttatott bioszámítógép először elkészíti a diagnózist, majd ennek ismeretében, ha szükséges, ellenlépéseket tesz.

A bioszámítógéppel lehetőség nyílhat a daganatos betegségek pontosabb diagnosztikájára, és a megfelelő időben – megfelelő helyen való védekezésre. Bár a „sejtorvos” gyakorlati alkalmazásáig még hosszú, több évtizedes út vezet, az izraeli kutatók találmánya mérföldkő: ez az első nanotechnológiai eszköz, amely segítségével – egyelőre mesterséges körülmények között – sikerült egy komplett terápiás egységet életre hívni.

Igen-nem

A bioszámítógép bemeneti, diagnosztikus egysége leegyszerűsített orvosi információk halmaza. A kísérletben a prosztata-, és tüdőrákban gyakran előforduló génexpressziós mintázatot választották diagnosztikus kritériumként. Például a prosztatatrákban a PPAP2B, GSTP1 génekről történő RNS átírás csökken (alulexpresszált), míg a PIM1 és HPN gének túlexpresszáltak.

A hírvivő RNS szállítja azokat az információkat, amelyek alapján aztán a DNS által kódolt fehérje létre jön. A diagnosztikus egység felismeri az adott génekről átíródott RNS darabokat.

A második egység a döntésmechanizmus legfontosabb lépcsője. Ez egy un. molekuláris automaton, amelynek „igen”, vagy „nem” állása lehet. Amennyiben a molekuláris indikátor jelen van (pl.: HPN-RNS megnövekedett szintje) az automaton pozitív állásba kerül. Minden egyes indikátor megfeleltetésével létrejön a pozitív diagnózis.

Ha bármelyik RNS szintje nem felel meg a molekuláris diagnosztikai beállításnak, negatív a diagnózis. A példamodell tehát a következő esetben állít fel pozitív prosztatarák-diagnózist: PPAP2B ↓ GSTP1 ↓ PIM1↑ HPN ↑ .

Finomhangolás

A működés alapját az képezi, hogy egy adott indikátor jelenlétében a hozzátartozó pozitív tranzíció valószínűsége megnő, ez alapján viszont kitűnik az is, hogy nem diszkrét, hanem inkább folyamatos paraméterek alapján jut el a döntésig a rendszer.

Tehát a pozitív diagnózis a vizsgált valamennyi indikátor pozitív tranzíciójának a következménye. Egy adott indikátor esetében a negatív és pozitív átalakulások arányának külső beállítása a finombeállítást teszi lehetővé.

A kimeneti egység pozitív diagnózis esetén biológiailag aktív (pl.: gyógyszer) molekulát termel, míg negatív diagnóziskor drogszuppresszor (elnyomó) anyagot állít elő. Ez lehetőséget teremt az eljárás megbízhatósági szintjeinek beállítására is.

A kutatók egyrészt pozitív esetben gyógyszer-termelő, másrészt negatív diagnózis mellett gyógyszerellenes hatású, szuppresszort kibocsátó típust kevertek össze. Ebből következően a végleges, aktuális gyógyszer koncentráció a két típus arányától is függ.

Orvos a testben

A termelő egység kettős szálú DNS-t termel, amely vagy a gyógyszert, vagy a gyógyszer-szuppresszort kódolja. A komputer aktiválódásával megfelelő helyen hasítás jön létre a DNS-szakaszon az adott indikátornak megfelelően.

Tehát minden „igen” tranzíciónál megrövidül a nukleinsavszál, pozitív diagnózis esetén végül felszabadul az egyszálú, aktív termék, amely az indikátor RNS-nek kiegészítő (antiszensz) szála. A termelt szál hozzákötődve a célmolekulához, nem engedi annak fehérjébe történő átírását, így elméletileg nem jön létre a tumorsejt fennmaradásához fehérje-mintázat.

Az eljárás potenciális előnye az, hogy egy „intelligens”, logikai rendszer hozza meg a diagnózis-terápia algoritmust, a környezet aktuális jellemzőinek molekuláris szintű figyelembevételével és plasztikus válaszkészséggel felruházva.

Hozzászólások

Elkészült a Tejútrendszer eddigi legrészletesebb katalógusa

Elkészült a Tejútrendszer eddigi legrészletesebb katalógusa

Közel 2 milliárd csillag szerepel a Gaia űrtávcső segítségével elkészített katalógusban.

Magyarországi koronavírus-változatok genetikai feltérképezését végezték el a kutatók

Magyarországi koronavírus-változatok genetikai feltérképezését végezték el a kutatók

A SARS-CoV-2 vírus 273 Magyarországon is terjedő változatának genetikai feltérképezését végezték el a kutatók.

Magáncégek segítik a NASA-t a holdminták begyűjtésében

Magáncégek segítik a NASA-t a holdminták begyűjtésében

A különleges projekttel a NASA precedenst akar teremteni.

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Nagyon ősi szupernóvák maradványait észlelték, a szakértők szerint a ritka környezet segíthette az objektumok fennmaradását.

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Buzsáki György agykutatót, a New York-i Egyetem Biggs-

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

11 160 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket