Rákellenes szert termelt a világ legkisebb számítógépe

Egy kizárólag biomolekulákból álló parányi komputer sikerrel azonosított egy rákos folyamatot, és "gyógyszermolekulákat" is termelt a betegség ellen.

Mindössze néhány éves gyakorlati kutatásra tekint vissza a jövő orvostudományának egyik legizgalmasabb területe, ahol biomolekulákat alkalmaznak számítógépként. Ezek a világ legkisebb komputerei, amelyekből körülbelül egybillió darab férne el egy átlagos esőcseppben. A miniatűr számítógépek egyik lehetséges alkalmazása, hogy kóros folyamatokat azonosítsanak a sejtekben, majd olyan anyagokat termeljenek, amelyek e folyamatok ellen hatnak.

Az izraeli Weizmann Intézet kutatói a Nature legfrissebb számában olyan eredményekről számolnak be, amelyek az első sikeres lépéseket jelentik e fantasztikus medicinában. Ehud Shapiro professzor és kollégái sikerrel azonosítottak prosztata- és tüdőrákra jellemző molekulákat, egyelőre élő közegen kívüli (in vitro) kísérleteikben.

A biokomputer három alapvető része az "input" (bemeneti), a "számítási" és az "output" (kimeneti) modul. Ezek felelnek meg a "szoftvernek" és a "memóriának", s mindegyikük DNS-molekulákból áll. "Hardverként" DNS-átalakításra képes enzimeket használnak, amelyek leolvassák a DNS-szálakban tárolt információkat. (Magát a "szerkezetet" tehát egy DNS-t és enzimeket tartalmazó oldatként kell elképzelni.) A működés alapját az ún. bázispárosodás szabálya képezi, amelynek révén a komputerben lévő, előre legyártott DNS-szakaszok képesek hozzákapcsolódni más DNS- vagy RNS-molekulákhoz - de csakis olyanokhoz, amelyek bázissorendje (szekvenciája) az övéknek pontosan a kiegészítője.

Az adott kóros folyamatra jellemző anyagokat az input modul érzékeli, a számítási modulban megtörténik az azonosításuk (diagnózis), majd az output modul legyártja a kóros molekulák ellen ható anyagokat, amelyek egyszálú DNS-molekulák.

Shapiro és kollégái az input modult úgy tervezték meg, hogy olyan RNS-molekulákat érzékeljen, amelyek a normálistól eltérő mennyiségben termelődnek bizonyos ráktípusok esetén. Ezután az előre "beprogramozott" (azaz jelenlévő) minták alapján a számítási modul felállította a diagnózist (azaz meghatározta, konkrétan milyen rákra jellemző RNS-ekről van szó). Miután ez megtörtént, az output modul olyan egyszálú DNS-molekulák szabályozott ütemű gyártását kezd meg, amelyek hozzákötődhetnek a tumorsejtek aktivitását biztosító RNS-ekhez, gátolva a sejtek működését, vagy éppen beindítva bennük a programozott sejthalált. (A DNS-molekulák szabályozott ütemű gyártása azt jelenti, hogy a komputerben előre elhelyeztek sokféle "ellenanyag-DNS-t", de inaktív formában. Csak azok szabadulhattak fel, amelyeknek a diagnózis hatására erre lehetőségük volt, ugyanis a diagnosztizáló DNS-szakaszokhoz specifikusan kötődtek a felszabadítást végző enzimek). A módszerrel a kutatók sikerrel azonosítottak a prosztatarákra és a tüdőrák egyik típusára jellemző RNS-eket, s az előbbi esetben az RNS-eket gátló egyszálú DNS-ek is keletkeztek.

Természetesen hosszú, akár több évtizedig is tartó kutatások szükségesek még ahhoz, hogy mindezt a gyakorlatban is kamatoztathassák, s az orvosok az apró komputerek millióit injekciózhassa egy-egy páciensbe. "Ugyanakkor két évvel ezelőtt még azt gondoltuk, hogy tíz évbe telik elérni azt, amiről most beszámoltunk" - mondta Shapiro.