Химики учатся задавать поведение молекул в растворах, сообщая им определенный набор инструкций с помощью специально разработанного языка программирования. Данный подход может привести к созданию «умных» лекарств, выпускающих активное вещество в нужном месте и в нужное время, и внутриклеточных датчиков, реагирующих на признаки болезни.

«Химический компьютер» в представлении художника

Химики применяют для описания поведения смесей различных веществ теорию сетей химических реакций — подход, сформировавшийся на стыке химии и математики. Инженеры из Вашингтонского университета использовали этот язык химических уравнений, чтобы создать программы, определяющие поведение отдельных молекул.

«Мы исходим из абстрактного математического описания системы, — говорит профессор Георг Силиг, — а затем используем ДНК в качестве инструмента для создания молекул, которые реализуют описанную динамику процессов». Силиг считает, что эта методика может быть использована для создания универсальных инструментов, которые позволят химикам проводить «запрограммированные» реакции.

В настоящее время процесс создания нужных химикам или биологам молекулярных сетей (смесей, обладающих заданными свойствами и демонстрирующих определенное поведение) сложен и требует больших трудозатрат. При этом технологию, разработанную для создания одной такой сети, трудно использовать для создания других систем. Исследователи из Вашингтонского университета собираются реализовать более гибкий подход, который Силиг сравнивает с созданием компьютерных программ.

Все живые организмы представляют собой совокупность молекулярных сетей, регулирующих внутриклеточные процессы. Сегодня ученые ищут способы создания синтетических систем, которые будут вести себя, как биологические. Возможно, какие-то синтетические молекулы смогут взять на себя функции своих естественных «собратьев», по каким-либо причинам не справляющихся с работой. Для синтеза таких веществ нужно создать искусственную ДНК, от структуры которой будет зависеть функциональность будущих молекул.

Основанная на ДНК архитектура, реализованная исследователями, однажды может быть использована для создания молекулярных «датчиков», внедряемых в клетки и запрограммированных на обнаружение аномалий. При первых признаках «неполадок» в организме такие «часовые» смогут, например, выделить лекарственный препарат.

По пресс-релизу University of Washington