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    近日來(lái)自哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院以及瑞士蘇黎世聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)院的研究人員在新研究中成功地將生物“計算機”診斷網(wǎng)絡(luò )導入到人類(lèi)細胞中，這種生物網(wǎng)絡(luò )通過(guò)對5種腫瘤特異性分子進(jìn)行邏輯組合分析識別出了特異的癌細胞，并觸發(fā)了這些癌細胞的毀滅過(guò)程。

    這一研究成果在線(xiàn)發(fā)表在9月2日的《科學(xué)》（Science）雜志上。文章的通訊作者是哈佛大學(xué)系統生物學(xué)中心的生物工程學(xué)家Yaakov Benenson及麻省理工大學(xué)的Ron Weiss教授。Benenson長(cháng)期致力于開(kāi)發(fā)在活體細胞內運作的生物計算機。生物計算機是一種完全由DNA、RNA及蛋白質(zhì)構成的分子自動(dòng)機（molecular automata），它們的“輸入”是細胞質(zhì)中的RNA、蛋白質(zhì)以及其他化學(xué)物質(zhì)，“輸出”的則是很容易辨別的分子信號。由于生物計算機能夠探測和監控基因突變等細胞內一切活動(dòng)的特征信息，因此它們可以確定癌細胞等病變細胞。此外，它們還能夠自動(dòng)激發(fā)微小劑量的治療行為。利用這些“分子醫生”將有望引發(fā)人類(lèi)醫學(xué)的重大變革——明確地對人體病變細胞或組織進(jìn)行治療，而健康的細胞完全不會(huì )受到干擾。不過(guò)，要最終實(shí)現這一目標，還有很長(cháng)的路要走。科學(xué)家近期進(jìn)行的一些相關(guān)研究，大都是嘗試以不同方式開(kāi)發(fā)具有多種用途的生物計算機。

    在這篇文章中，研究人員成功構建了一個(gè)多基因合成“電路”，此電路負責鑒別腫瘤細胞與正常細胞，進(jìn)而靶向性摧毀識別的腫瘤細胞。其具體工作原理是：對細胞內5種腫瘤特異性分子及出現頻率進(jìn)行抽樣及綜合分析。是由當5種因子同時(shí)在細胞內出現時(shí)，該電路才做出正識別響應。這使得腫瘤檢測的精確性大大增高。研究人員希望這一成果能為開(kāi)發(fā)出特異的抗癌治療奠定基礎。隨后科學(xué)家們用這一多基因合成網(wǎng)絡(luò )對實(shí)驗室中培養的兩種人類(lèi)細胞Hela細胞（一種子宮頸癌細胞）和正常細胞進(jìn)行了檢測。當遺傳生物計算機被導入到這兩種不同的細胞類(lèi)型中時(shí)，只有Hela細胞被摧毀，而正常細胞則安然無(wú)恙。獲得這一結果并非易事，研究人員為之投入了大量的基礎工作。

    Benenson及同時(shí)首先針對正常健康細胞和Hela細胞中的miRNA分子進(jìn)行了高通量篩查，最終確定了能將Hela細胞從健康細胞中鑒別出的5種特定的miRNA組合。“這些miRNA分子被導入到細胞中進(jìn)行檢測。新型的生物計算機利用諸如‘是’與‘非’的邏輯運算對這五種miRNA分子進(jìn)行組合。只有當對所有分子的整體運算結果為邏輯‘真’時(shí)才會(huì )生成需要的結果——即促使細胞死亡，”Benenson說(shuō)。目前研究人員已確定這一生物計算機網(wǎng)絡(luò )在活細胞中能夠非常穩定地工作，準確組合所有細胞內因子并生成正確答案，這代表著(zhù)研究者們在該領(lǐng)域又向前邁進(jìn)了重要的一步。