Cellen kunnen worden geprogrammeerd als een computer om kanker te bestrijden, influenza, en andere ernstige aandoeningen – dankzij een doorbraak in de synthetische biologie door de Universiteit van Warwick.

Onder leiding van professor Alfonso Jaramillo in de School of Life Sciences, nieuw onderzoek heeft ontdekt dat een gemeenschappelijk molecuul - ribonucleïnezuur (RNA), die overvloedig door mensen wordt geproduceerd, planten en dieren - kunnen genetisch worden gemanipuleerd om wetenschappers in staat te stellen de acties van een cel te programmeren.

Naast het bestrijden van ziekten en verwondingen bij mensen, wetenschappers zouden deze techniek kunnen gebruiken om plantencellen te controleren en milieu- en landbouwkwesties om te keren, planten weerbaarder maken tegen ziekten en plagen.

RNA's dragen informatie tussen eiwit en DNA in cellen, en professor Jaramillo heeft bewezen dat deze moleculen kunnen worden geproduceerd en georganiseerd in op maat gemaakte reeksen commando's - vergelijkbaar met codes voor computersoftware - die specifieke instructies in cellen invoeren, programmeer ze om te doen wat we willen.

Net als een klassiek Turing-computersysteem, cellen hebben de capaciteit om instructies en codes die in hun hoofdsysteem zijn ingevoerd, te verwerken en erop te reageren, betoogt professor Jaramillo.

Net als bij software die op een computer draait, of apps op een mobiel apparaat, veel verschillende RNA-sequenties kunnen worden gemaakt om cellen te voorzien van een 'virtuele machine', in staat om een ​​universele RNA-taal te interpreteren, en om specifieke acties uit te voeren om verschillende ziekten of problemen aan te pakken.

Dit zal een nieuw type gepersonaliseerde en efficiënte gezondheidszorg mogelijk maken, waardoor we een reeks acties in cellen kunnen 'downloaden', hen instrueren om complexe beslissingen uit te voeren die in het RNA zijn gecodeerd.

De onderzoekers deden hun uitvinding door eerst alle mogelijke RNA-sequentie-interacties op een computer te modelleren, en vervolgens het DNA te construeren dat codeert voor de optimale RNA-ontwerpen, te valideren op bacteriecellen in het laboratorium.

Na het induceren van de bacteriële cellen om de genetisch gemanipuleerde RNA-sequenties te produceren, de onderzoekers merkten op dat ze de genexpressie van de cellen hadden veranderd volgens het RNA-programma - wat aantoont dat cellen kunnen worden geprogrammeerd met vooraf gedefinieerde RNA-commando's, op de manier van de microprocessor van een computer.

Professor Alfonso Jaramillo, die deel uitmaakt van het Warwick Integrative Synthetic Biology Centre, commentaar:

"De mogelijkheden van RNA-moleculen om op een voorspelbare manier te interageren, en met alternatieve conformaties, heeft ons in staat gesteld om netwerken van moleculaire schakelaars te ontwerpen die kunnen worden gemaakt om willekeurige orders te verwerken die in RNA zijn gecodeerd.

"Het afgelopen jaar mijn groep heeft methodologieën ontwikkeld om RNA in staat te stellen de omgeving te detecteren, rekenkundige berekeningen uitvoeren en genexpressie controleren zonder afhankelijk te zijn van eiwitten, wat het systeem universeel maakt in alle levende koninkrijken.

"De cellen konden de RNA-'software' lezen om de gecodeerde taken uit te voeren, waardoor de cellen abnormale toestanden zouden kunnen detecteren, infecties, of trigger ontwikkelingsprogramma's."