吹响了号角：分子生物计算平台预示着医学的新道路

从疾病的早期检测和内部治疗到增强人类记忆、生物计算或生物计算等未来应用，都有可能彻底改变医学和计算机。

传统的计算机硬件与活体器官接口的能力有限，这限制了医疗设备的发展。计算机植入物需要持续的电力供应，它们会导致软组织留下疤痕，使它们无法使用，并且它们不能像生物体那样自我修复。

通过使用DNA或蛋白质等生物分子，生物计算有可能克服这些限制。

生物计算通常使用活细胞或非活的无酶分子完成。活细胞可以养活自己并可以愈合，但很难将细胞从其日常功能重定向到计算。非生命分子解决了活细胞的一些问题，但输出信号微弱，难以微调和调节。

在Nature Communications上发表的一项新研究中，明尼苏达大学的一组研究人员为第三种生物计算方法开发了一个平台：Trumpet或转录RNA通用多用途GatE PlaTform。

Trumpet使用生物酶作为基于DNA的分子计算的催化剂。研究人员使用DNA分子在试管中进行逻辑门操作，类似于所有计算机所做的操作。

正栅极连接产生磷光。DNA产生一个电路，当电路完成时，荧光RNA化合物会亮起，就像测试电路板时的灯泡一样。

研究小组证明：

Trumpet平台具有分子生物计算的简单性，并增加了信号放大和可编程性。

该平台对于编码所有通用布尔逻辑门(NAND、NOT、NOR 和 OR)非常可靠，这些门是编程语言的基础。

逻辑门可以堆叠以构建更复杂的电路。

该团队开发了一个基于网络的工具，有助于为小号平台设计序列。

“Trumpet是一个非生命的分子平台，所以我们没有活细胞工程的大部分问题，”共同作者，生物科学学院助理教授Kate Adamala说。“我们不必克服进化的限制，迫使细胞做它们不想做的事情。这也为Trumpet提供了更高的稳定性和可靠性，我们的逻辑门避免了活细胞操作的泄漏问题。

虽然小号仍处于早期实验阶段，但它具有巨大的潜力。“它可以使许多长期神经植入成为可能。这些应用的范围可以从严格的医疗，如治愈受损的神经连接或控制假肢，到更科幻的应用，如娱乐，学习和增强记忆，“阿达马拉说。

主要作者和博士候选人Judee Sharon使用小号开发用于早期癌症诊断的生物医学应用。另一个可能的应用是“治疗诊断学”——结合体内的医学诊断和治疗。例如，生物回路可以检测糖尿病患者的低胰岛素水平，并激活蛋白质来制造所需的胰岛素。这种装置可能足够小，可以在患者的血液中循环。

解释：什么是生物计算?

生物计算，也称为生物计算或生物启发计算，是探索使用生物系统或过程来执行计算任务的研究领域。它涉及应用生物学，生物化学和计算机科学的原理来开发新的计算技术和技术。

生物计算的灵感来自生物系统(如细胞、DNA 和蛋白质)处理信息和执行复杂任务的能力。这些生物系统可以以与传统电子计算机根本不同的方式存储、操纵和传输信息，尽管使用类似的二进制逻辑原理。