Amerikai tudósok olyan élesztőt akarnak létrehozni, amely a beleépített biológiai szenzorok segítségével érzékeli a környezetében végbemenő változásokat, és ennek megfelelően tudja módosítani a működését. A Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) munkatársa vasárnap jelentették be, hogy sikerült megépíteniük az eddigi legbonyolultabb szintetikus biológiai áramkört, amelynek négy szenzora négy különféle molekulát tud érzékelni.

A biológiai áramkörben gének a cserélhető alkatrészek, és a szerkezet összetettségét erősen befolyásolja az összetevők közt fellépő interferencia.

A szilícum csipekben megtalálható elektronikus áramkörökkel ellentétben a biológiai áramkörök összetevőit nem lehet fizikailag elkülöníteni egymástól, mindegyiknek egy helyen kell lennie, mondta Christopher Voigt biológus mérnök professzor, az MIT szintetikus biológiai központjának vezetője.

Mivel a géneket beolvasó és fehérjéket szintetizáló biológiai gépezet egy helyen található, a kutatóknak olyan fehérjéket kell összeválogatniuk, amelyek nem zavarják egymást. Éppen ezért az MIT kutatói egy olyan szoftver kifejlesztésén munkálkodnak, amivel több száz különféle biológiai áramkört tudnak majd kombinálni.

Voigt és munkatársai már sok érdekes biológiai gépezetet építettek. Például létrehoztak egy baktériumot, amely a fényre reagál és fotókat tud rögzíteni; egy másik organizmus az alacsony oxigénszintet és nagy sejtsűrűséget érzékeli, magyarán a tumorra jellemző körülményeket képes észlelni. Ezekben a projektekben azonban csak kevés ismert genetikai alkatrészt csomagoltak össze újra meg újra.

Hogy a lehetséges áramkörök számát megnöveljék, a kutatóknak ki kellett küszöbölniük az interferenciát. A tudósok az irányított evolúció módszerét alkalmazták, ami egy próbálgatásokon alapuló folyamat. A gének mutációja során több ezer hasonló variáns jön létre, és azokat mind letesztelik, hogy a kívánt módon videlkednek-e.  A legjobb jelölteket újra mutálódni hagyják, majd megint elvégzik a szükséges vizsgálatokat, amíg létre nem hozzák az optimális géneket.

A szintetikus biológiai áramköröket csak akkor tudják összekötni egymással, ha a bemenetek és a kimenetek passzolnak egymáshoz. Az elektromos áramkörök esetében nincs probléma, mert kizárólag elektromosság közlekedik az összetevők közt, de a biológiai áramkörök esetében fehérjék szállítják az információt, csak azok képesek vezérelni az áramkör következő elemét.

Ha minden klappol, akkor a gének megfelelő kombinációjával ki tudják mutatni az optimális környezeti körülményeket, mondjuk a hőmérsékletet, glükóz- és pH-szintet, ami például előfeltétele lehet annak, hogy az élesztő elvégezze egyetlen feladatát, és kezdje lebontani a cukrot.