(PhysOrg.com) -- In futuro, computer di dimensioni nanometriche impiantati nel corpo umano potrebbero scansionare autonomamente gli indicatori di malattia, diagnosticare malattie, e controllare il rilascio dei farmaci appropriati. Sebbene questo scenario sia ancora lontano da diversi decenni, i ricercatori hanno compiuto progressi significativi nello sviluppo dei primi tipi di computer biomolecolari.

In un recente studio pubblicato su Nano lettere , Il professore di informatica Ehud Shapiro e coautori del Weizmann Institute of Science di Rehovot, Israele, hanno sviluppato un computer biomolecolare in grado di rilevare in modo autonomo molti tipi diversi di molecole contemporaneamente. Nel futuro, questa capacità di rilevamento potrebbe essere integrata con una vasta conoscenza biomedica delle malattie per consentire ai computer di decidere quali farmaci rilasciare.

“Immaginiamo dispositivi informatici di dimensioni nanometriche (fatti di biomolecole) per vagare per i nostri corpi alla ricerca di malattie nella loro fase iniziale, ” ha detto il coautore Binyamin Gil del Weizmann Institute of Science PhysOrg.com . “Questi dispositivi avrebbero la capacità di rilevare gli indicatori di malattia, diagnosticare la malattia, e trattarlo somministrando o attivando una biomolecola terapeutica. Potrebbero essere somministrati al flusso sanguigno o operare all'interno delle cellule di uno specifico organo o tessuto ed essere somministrati come cura preventiva”.

Lo sviluppo si basa sulla precedente dimostrazione dei ricercatori di un computer biomolecolare costituito da un sistema a due stati costituito da componenti biologici (DNA e un enzima di restrizione). Il computer, che opera in vitro, inizia dallo stato Sì. In ogni fase di calcolo, il computer controlla un indicatore di malattia. Se sono presenti tutti gli indicatori per la malattia testata, il calcolo termina nello stato Sì, vale a dire fa una diagnosi positiva; se almeno un indicatore di malattia non viene rilevato, finisce nello stato No.

In precedenza, Il gruppo di Shapiro ha dimostrato che questo computer biomolecolare potrebbe rilevare gli indicatori di malattia dai livelli di espressione dell'mRNA e dalle mutazioni. Nello studio attuale, i ricercatori hanno ampliato la capacità del computer di rilevare anche gli indicatori di malattia dai miRNA, proteine, e piccole molecole come l'ATP. Allo stesso tempo, il metodo di rilevamento del computer è più semplice di prima, richiedendo meno componenti e meno interazioni con gli indicatori di malattia.

Come spiegano i ricercatori, rilevare una combinazione di diversi indicatori di malattia è molto più utile che rilevarne solo uno, poiché consente una migliore accuratezza e una maggiore sensibilità alle differenze tra le malattie. Per esempio, notano che in caso di cancro alla tiroide, la presenza della proteina tireoglobulina e dell'ormone calcitonina può consentire una diagnosi molto più affidabile che se fosse rilevato solo uno di questi indicatori di malattia.

Sebbene la capacità di rilevare diversi indicatori di malattia segni un passo importante verso i computer biomolecolari in vivo e i farmaci programmabili, ci sono ancora molti ostacoli che i ricercatori devono superare nel processo.

“La sfida più grande è far funzionare tali dispositivi in ​​ambienti viventi come il flusso sanguigno o il citoplasma delle cellule, "Gil ha detto. "Attualmente stiamo sviluppando dispositivi che si basano su macchinari più semplici (ad esempio nessun enzima di restrizione) o sul macchinario della cellula".

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