"زیست کامپیوتر" ساخته شده از رشته‌های DNA پدیده‌ای دیگر در علم پزشکی

محققان با استفاده از ۳۲ رشته DNA نوعی "زیست کامپیوتر" ایجاد کرده‌اند که می‌تواند داده‌ها را ذخیره و پردازش کند. به علاوه این زیست کامپیوتر قابلیت محاسبات پیشرفته معماری مبتنی بر DNA از طریق محاسبه ریشه مربع ۹۰۰ رایانه شخصی آینده را دارد.

کامپیوتر ساخته شده از رشته‌های DNA در یک لوله آزمایش می‌تواند ریشه مربع اعداد را تا ۹۰۰ محاسبه کند. برنامه نویسی DNA Nanoindicator مبتنی بر بستر‌های نرم افزاری برای مقیاس بزرگ با استفاده از محاسبات بیوکامپتیک است که به عنوان ژورنالی در نانو و میکروسکوپ در ارتباط با علوم مواد، شیمی، فیزیک، مهندسی، پزشکی و زیست شناسی محسوب می‌شود.

در مطالعاتی که انجام شده یک سیستم بیوشیمیایی DNA با ظرفیت بالا از طریق ایجاد یک مدار منطقی با ریشه مربعی ۱۰ بیتی نشان داده شده است که می‌تواند با طراحی توالی‌های DNA و برنامه‌ریزی جابه‌جایی رشته DNA، ریشه مربع یک عدد ۱۰ بیتی (در داخل عدد صحیح اعشاری ۹۰۰) را محاسبه کند. سیگنال‌های ورودی از طریق بازخورد خروجی بهینه می‌شوند تا عملکرد را در عملیات منطقی پیچیده‌تر بهبود بخشند. این مطالعه یک رویکرد جهانی‌تر برای برنامه‌های کاربردی در بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی ارائه می‌دهد.

به گفته محققان، کامپیوتر از ۳۲ رشته DNA برای ذخیره سازی و پردازش اطلاعات استفاده کرده و ریشه مربع اعداد شماره ۱، ۴، ۹، ۱۶، ۲۵ و ... را تا ۹۰۰ محاسبه می‌کند. کامپیوتر DNA از هیبریداسیون استفاده می‌کند که در صورت وجود رشته‌های اتصال DNA به شکل DNA دو‌رشته‌ای درمی‌آید. محققان با استفاده از ترکیب ده بلوک ساختاری، عدد را بر روی DNA رمزگذاری می‌کنند که هر ترکیب عدد متفاوتی تا ۹۰۰ را نشان می‌دهد، سپس به یک نشانگر فلورسانس متصل می‌شود. این تیم سپس هیبریداسیون را به گونه‌ای کنترل می‌کند که سیگنال کلی فلورسنت را تغییر می‌دهد به طوری که مطابق با ریشه مربع عدد اصلی باشد. سپس می‌توان از این رنگ نتیجه گرفت.

بیو کامپیوتر‌ها به راحتی به عنوان مدار‌های منطق بیوشیمیایی مصنوعی توصیف می‌شوند و آزمایش‌های اخیر شامل ایجاد دروازه‌های منطقی از طریق ذخیره DNA در سیستم‌های ریزپردازنده و میکروکنترلر‌ها و سایر سیستم‌هاست.

محاسبه می‌تواند به طور گسترده‌ای به عنوان روشی رسمی تعریف شود که با استفاده از آن اطلاعات ورودی طبق قوانین از پیش تعریف شده پردازش و به داده‌های خروجی تبدیل می‌شوند. از آنجا که این تعریف، نوع اطلاعات و قوانین درگیر در فرآیند را مشخص نمی‌کند، تنها برای موارد الکترونیکی کاربرد دارد، به عبارتی دستگاه‌ها، سیستم‌های بیولوژیکی محاسبات را انجام می‌دهند.

طبق گزارش‌های ارائه شده از موسسات علمی آمریکا، همانطور که اجزای مبتنی بر سیلیکون از جریان الکتریکی برای نشان دادن ۱ و ۰ استفاده می‌کنند، مدار‌های پایه زیستی هم غلظت مولکول‌های DNA در یک لوله آزمایش را بررسی می‌کنند. وقتی رشته‌های جدید DNA به عنوان ورودی به لوله آزمایش اضافه می‌شوند راه حل، مجموعه‌ای از فعل و انفعالات شیمیایی برای آزاد سازی رشته‌های مختلف DNA به عنوان خروجی است. مواد مورد نیاز برای سنتز مولکول‌های DNA ارزان و به راحتی قابل استفاده هستند.