被稱作“基因刀”的CRISPR基因編輯技術，已經被許多科學家用於遺傳疾病的治療研究。但是瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的一支研究團隊，卻將它應用到了全新的領域——在人體細胞內插入一台具有功能性的“生物計算機”。據悉，這種細胞可以扮演“邏輯門”的角色，從外界獲取信息、處理並響應某些代謝過程。

研究配圖- 1（來自：ETH Zurich，via New Atlas）

首席研究員Martin Fussenegger表示，人體本身就是一台大型計算機： “從古至今，其新陳代謝已經吸收了數万億個細胞的計算能力。但與超算相比，它只需要一片麵包的能量，就可以開展工作”。

利用這些自然過程來構建邏輯電路，是合成生物學的關鍵目標。為此，ETH Zurich 的研究團隊，決定借助CRISPR 這款基因編輯工具，找到了將’雙核處理器’插入人體細胞的方法。

通常情況下，CRISPR需要藉助引導RNA序列的靶向基因組中的特定DNA片段，才能展開精確的編輯。但在這個新項目中，研究團隊打造了一款能夠充當處理器的特製Cas9酶。

據悉，這種酶能夠輸入讀取引導RNA，並以特定的基因表達作為回應。反之，它可產生某些蛋白質作為輸出。從本質上來說，這與數字半加法器沒有區別。

它們可以比較兩個輸入、或添加兩個二進制數，並提供兩個輸出。為提升算力，研究人員還設法將兩個’生物處理器核心’壓縮進了一個單元中。

展望未來，這些“雙核生物處理器”能夠堆積到數十億的數量，以製造強大的生物計算機，來診斷和治療疾病。

團隊表示，他們可以尋找生物標記物，並通過創建不同的治療分子來應對。具體取決於是否存在一種、另一種、或兩種生物標記物。

Fussenegger稱：“想像一下擁有數十億個細胞的微組織，且其中每一個細胞都配備了自己的雙核處理器。理論上，這類計算機可獲得遠超數字型超級計算機的算力、同時能耗僅為後者的一小部分 ”。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《美國國家科學院院刊》（PNAS）期刊上。原標題為：

《A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells》