Размещено на http://www.allbest.ru/

Биотехнические системы и генное программирование - технологии будущего

Жуков И.С.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский Индустриальный Университет»

Кафедра «Кибернетические системы»Россия г.Тюмень

Научный руководитель: к.п.н., доцент Сенкевич Л.Б. ФГБОУ ВО

«Тюменский индустриальный университет». Тюмень, Россия

В данной статье описываются наиболее значимые возможности, которые открывает программирование в будущем и в современной медицине.

Стремительное развитие медицины и программирования ведет к появлению приборов с высокими вычислительными и функциональными способностями, созданию способов манипулирования как клетками так и организмами в целом, и готовит базу для развития медицины будущего. Так как технологический прогресс не стоит на месте в будущем даже уже в ближайшие пятьдесят или сто лет возможно будет то что мы не можем даже представить сегодня. Из-за того что компьютерные технологии все больше проникают в наш быт, а мы окружаем себя различными гаджетами, устройствами, и приспособлениями для комфортного существования, в скором времени может произойти полное слияние человека и компьютера в виде роботизированной системы которая будет сочетать в себе как живой организм так и определенные программируемые устройства внедренные в этот организм.

противовирусный конструирование геномный редактирование

В результате работы последних лет были разработаны новые возможности для наилучшего конструирования противовирусных, противобактериальных препаратов, средств генотерапии и геномного редактирования. В настоящее время исследованы строение и функции основных биологических молекул и разработаны методы синтеза белков и нуклеиновых кислот. Эти биополимеры по своей природе являются «интеллектуальными» материалами, так как способны «узнавать» и воздействовать на определенные биологические мишени. Так, способом направленного «программирования» этих макромолекул можно создавать молекулярные конструкции для различных систем, а также препараты, избирательно воздействующие на определенные генетические программы или белки.

«Интеллектуальные препараты», созданные методами синтетической биологии и генного программирования, открывают возможности для таргетной (целенаправленной) терапии онкологических, наследственных и инфекционных заболеваний. Это дает возможность для внедрения в медицинскую практику подходов индивидуальной медицины, направленной на лечение определенного живого организма.

На сегодняшний день, с применением информационных технологий генная инженерия вышла на новый уровень. Не так давно была разработанна совместной группой ученых Массачусетского технологического Бостонского университета и Национального института стандартов технология кода «Cello», суть которой в том что появилась возможность прописывать в дезоксирибонуклеимновой кислоте клеток бактерий требуемый набор свойств и создавать биологические схемы с нужными логическими параметрами, которые работают внутри живой клетки. Вирусы, у которых хранилищем наследственной информации служат молекулы РНК, а не ДНК, как у всех прочих организмов, вырабатывают специальные ферменты. Эти ферменты умеют осуществлять обратный перевод, то есть переписывать информацию из молекул рибонуклеиновой кислоты в молекулы дезоксирибонуклеимновой кислоты. Созданная таким путем ДНК встраиваются в хромосомы клеткихозяина и размножается вместе с ними. Поэтому с подобными РНК-вирусами очень трудно бороться (вирус ВИЧ относится к их числу). ДНК вируса встраивается в геном клетки-хозяина, а потом снова отсоединяться от него и может формировать новые вирусные частицы, которые могут заражать другие клетки. Также вместе с собственной ДНК вирус захватывает кусочек ДНК хозяина и таким образом переносит его в другую клетку, в том числе - и в клетку другого организма. Так вирусы могут распространять положительные и отрицательные наследственные признаки.

В основе «Cello» заложена простая идея о том, что процессы, происходящие в биологических клетках организмов поддаются программированию с помощью методов, как у вычислительных алгоритмов компьютерных систем. Используя данное сходство ученые создали новый язык программирования для логических элементов на основе нуклеиновых кислот.

В ходе экспериментов, проведенных группой исследователей была доказана возможность концепции «Cello» на деле. Предложенные идеи и первые результаты были очень впечатляющие. В ходе работ были созданы действующие биологические схемы, состоящие из последовательностей до двенадцати тысяч ДНК-оснований, в основу которых легли семь базовых логических элементов. С помощью этих алгоритмов ученые собрали около шестидесяти подобных биологических схем, сорок пять из которых многократно выполнили свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первых тестов и исключение обнаруженных багов позволили довести процент корректно работающих схем до девяноста пяти процентов.

При работе с простейшими и бактериями пользуются таким же языком как и в компьютере или другом программируемом устройстве, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот - объясняет Кристофер Войт профессор масачусестского университета. Код конечной программы преобразуется в последовательность ДНК, которая образуется любым из всех известных и возможных методов и помещается в живую клетку. Таким образом модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.

Программирование генов и биотехнические системы в современном мире будут являться одними из важнейших направлений в современной науке и в будущем. Так как используя данные технологии и развивая их возможно будет создать человека с определенными способностями и под определенную задачу, что может найти применение, как военной сфере, например, идеальный солдат, что может стать самым грозным и опасным оружием в мире. Другим примером может служить использование данных технологий в гражданской сфере - создание человека-ученого с высокими умственными способностями и возможностями.

Размещено на Allbest.ru