mit

MIT คิดค้นภาษาโปรแกรมที่ทำให้สามารถออกแบบลักษณะของเซลล์สิ่งมีชีวิตได้

mit

 

เหล่าวิศวกรชีววิทยาแห่ง MIT ได้สร้างภาษาสำหรับการเขียนโปรแกรมขึ้นมาใหม่ ด้วยการเขียนโปรแกรมดังกล่าว พวกเขาจะสามารถออกแบบวงจรรหัสพันธุกรรมให้แก่เซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของเซลล์นั้นได้

ด้วยภาษาที่ถูกพัฒนาขึ้นมานี้ ไม่ว่าใครก็สามารถออกแบบฟังก์ชั่นของเซลล์ได้ เช่น สั่งให้เซลล์ตรวจสอบสภาพแวดล้อมและทำการตอบสนองอย่างใดอย่างหนึ่งเมื่ออยู่ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่กำหนด จากนั้นพวกเขาก็จะสร้างรหัสพันธุกรรมขึ้นมาตามโปรแกรมที่เขียนเอาไว้ ก่อนจะนำไปใส่ไว้ในเซลล์สิ่งมีชีวิต

ถึงตอนนี้สิ่งมีชีวิตที่เหมาะแก่การใส่รหัสพันธุกรรมที่ได้จากการเขียนโปรแกรมมาก็คือเซลล์แบคทีเรีย โดย Christopher Voigt หัวหน้าทีมวิจัยงานนี้พร้อมด้วยทีมจาก Boston University และ National Institute of Standards and Technology ได้อธิบายรายละเอียดเรื่องนี้ลงใน Science ประจำวันที่ 1 เมษายน ว่าพวกเขาสร้างวงจรรหัสพันธุกรรมให้เซลล์คอยตรวจจับสัญญาณ 3 อย่าง โดยให้แสดงการตอบสนองเมื่อได้รับสัญญาณแต่ละอย่างแตกต่างกันไป 3 แบบ ซึ่งในอนาคตเราสามารถประยุกต์ใช้ประโยชน์จากเทคนิคนี้ได้มาก เช่น การเขียนโปรแกรมสั่งให้เซลล์แบคทีเรียปล่อยสารที่เป็นตัวยาต้านมะเร็งเมื่อตรวจเจอก้อนเนื้อร้ายในร่างกาย, การเขียนโปรแกรมให้ยีสต์หยุดการแพร่พันธุ์ตัวเองเมื่อพบว่าในระหว่างการหมักนั้นเกิดสารพิษไม่พึงประสงค์ขึ้นในกระบวนการ

การออกแบบเซลล์ให้มีฟังก์ชั่นนั้นไม่ใช่เรื่องใหม่ ไม่ว่าจะเป็นการใส่นาฬิกาชีวภาพไว้ในเซลล์, การใส่เซ็นเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อม หรือกระทั่งให้เซลล์มีสถานะเป็นหน่วยความจำนั้นก็ยังได้ หากทว่าที่ผ่านมาการจะทำงานเหล่านี้ได้ต้องใช้กระบวนการด้านพันธุวิศวกรรมซึ่งต้องลงมือทำโดยผู้มีความชำนาญเท่านั้น และต้องผ่านการลองผิดลองถูกมาไม่น้อยกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ แต่งานวิจัยออกแบบเซลล์ด้วยการเขียนโปรแกรม จะทำให้ใครก็ออกแบบเซลล์แบบพิเศษได้โดยไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านพันธุวิศวกรรม

ตัวภาษาที่ใช้ในงานนี้ถูกพัฒนาต่อมาจาก Verilog ซึ่งนิยมใช้ในการเขียนโปรแกรมชิปคอมพิวเตอร์ ทีมวิจัยออกแบบองค์ประกอบพื้นฐานของงานโปรแกรม เช่น ลอจิกเกต, เซ็นเซอร์ (มีหลากหลายประเภททั้งที่ใช้ตรวจจับออกซิเจน, กลูโคส, แสง, อุณหภูมิ, ความเป็นกรด-ด่าง ฯลฯ) ให้สามารถเข้ารหัสเป็นส่วนหนึ่งของสาย DNA ได้ ซึ่งความยากนั้นก็อยู่ที่การออกแบบลอจิกเกตทั้ง 14 ประเภทให้ไม่มีรูปแบบรหัสพันธุกรรมที่อาจก่อกวนกัน

ถึงตอนนี้ทีมวิจัยของ MIT ได้พัฒนาวงจรรหัสพันธุกรรมสำหรับฟังก์ชั่นเฉพาะของเซลล์หลากหลายถึง 60 แบบแล้ว โดย 3 ใน 4 ของฟังก์ชั่นเหล่านั้นสามารถใช้งานได้ตั้งแต่ครั้งแรกที่ทดสอบ โดยขณะนี้ได้ทดสอบใช้กับแบคทีเรีย E. coli เท่านั้น แต่ในอนาคตอันใกล้พวกเขาจะขยายผลงานไปทดลองใช้กับ Bacteroides ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่พบได้ในทางเดินอาหารของมนุษย์ และ Pseudomonas ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่อยู่บริเวณรากพืช

ตอนนี้ทีมวิจัยกำลังออกแบบส่วนติดต่อผู้ใช้งานเพื่อให้คนทั่วไปสามารถเขียนโปรแกรมนี้ผ่านทางเว็บได้

 

ที่มา – MIT News