Ученые из Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института (MIT), под руководством аспиранта Натаниэля Роке (Nathaniel Roquet) научились «программировать» клетки так, чтобы они запоминали определенные последовательности событий и реагировали на них. Об этом достижении рассказывает прес-релиз MIT.

На первом этапе, еще в 2013 году авторы отработали процедуру программирования у жиывых клеток (опыты ставились на бактерии кишечной палочки E.coli) «памяти». Делается это с помощью особого фермента рекомбиназы, которая в ответ на внешний сигнал — например, химическое воздействие — вырезает или меняет участок ДНК, в зависимости от конкретной последовательности в этом месте цепочки нуклеотидных оснований. Изменение таких участков ДНК, в свою очередь, влияет на то, как впоследствии рекомбиназа реагирует на второй и третий сигналы.

Таким образом, происходящие с клеткой события записываются в ее ДНК. В простейшей версии, с двумя сигналами (назовем их A и B) система может принимать пять состояний: вообще без воздействия сигналов, с сигналом A, с сигналом B, с последовательностью сигналов AB или BA.

На втором этаже ученые из MIT также «научили» подопытные клетки реагировать на полученные сигналы. Это достигается благодаря тому, что в участки ДНК, изменяемые рекомбмназой, также вставляются гены-регуляторы, запускающие синтез определенных белков — в данном случае, флюоресцентных. Таким образом удалось научить клетку реагировать на последовательность стимулов AB свечением сначала красным светом, а затем зеленым, а на BA — красным и синим.

Авторы исследования говорят, что видят применение своего достижения в нескольких областях. В том числе это конструирование «машин состояния», которые работают по-разному в разных условиях. Пригодится новая технология и в медико-биологических исследованиях. В частности, теперь можно изучать сложные закономерности развития тяжелых болезней во времени — о чем мы знаем, как правило, крайне мало.