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転写器は、シリコンなどの半導体材料ではなく、DNAとRNAで構成されたトランジスタのようなデバイスです。2013年に発明される以前は、転写器は生物学的コンピュータを構築するための重要なコンポーネントと考えられていました。[ 1 ]
現代のコンピュータが機能するには、 3つの異なる機能が必要です。情報を保存し、コンポーネント間で情報を伝送し、基本的な論理システムを備えている必要があります。[ 2 ] 2013年3月以前には、科学者たちはタンパク質とDNA でできた生物学的コンポーネントを使用してデータを保存および伝送する能力を実証していました。[ 2 ] 単純な2端子論理ゲートが実証されていましたが、複数の入力層が必要であったため、スケーリングの難しさから実用的ではありませんでした。[ 3 ]
2013年3月28日、ドリュー・エンディ率いるスタンフォード大学のバイオエンジニアチームは、トランジスタの生物学的等価物である「転写装置」を作成したと発表した。つまり、他のコンポーネントを制御できる論理システムを備えた3端子デバイスを作成したのだ。[ 2 ] [ 3 ]転写装置は、動きを制御する特殊な酵素の組み合わせを使用して、DNA鎖上のRNAポリメラーゼ の流れを制御する。 [ 1 ]プロジェクトメンバーのジェローム・ボネによると、「酵素の選択は重要です。私たちは、さまざまな生物内でバイオコンピュータを設計できるように、細菌、真菌、植物、動物で機能する酵素を選択することに注意を払ってきました。」[ 1 ]
トランスクリプトは、従来のAND、OR、NOR、NAND、XOR、XNOR ゲートを、Endy が「ブール統合論理 (BIL) ゲート」と名付けた同等のゲートで、単層プロセス (つまり、より複雑なゲートを構築するために、より単純なゲートの複数のインスタンスを必要としない) で複製できます。[ 2 ] [ 3 ]従来のトランジスタと同様に、トランスクリプトは入力信号を増幅できます。[ 1 ] トランスクリプトのグループは、カウントや比較など、ほぼあらゆる種類の計算を実行できます。[ 2 ] [ 4 ]
スタンフォード大学はBILゲートの設計をパブリックドメインに公開しており、これにより普及が加速する可能性がある。[ 1 ]エンディ氏によると、スタンフォード大学の研究チームが研究結果を発表した時点で、他の研究者たちはすでにこのゲートを使って代謝を 再プログラムしていたという。[ 4 ]
転写器による計算は依然として非常に遅く、入力信号を受け取ってから出力を生成するまでに数時間かかることがあります。[ 5 ]エンディ氏は、バイオコンピュータが従来のコンピュータほど高速になることはないと疑っていましたが、それが彼の研究の目標ではないと付け加えました。「私たちは、携帯電話が使えないような場所で動作するコンピュータを構築しているのです」と彼は言いました。[ 2 ] バイオコンピュータを内蔵した医療機器は、患者の体内から細胞の挙動を監視したり、変更したりすることさえ可能です。[ 1 ] ExtremeTech は次のように書いています。
しかし、今後、真の生物学的コンピューターの可能性は計り知れない。私たちは基本的に、周囲を感知し、宿主細胞を操作してほぼあらゆることを実行できる、完全に機能するコンピューターについて話しているのだ。生物学的コンピューターは、病気の早期警戒システムとして、あるいは単なる診断ツールとして使用されるかもしれない 。生物学的コンピューターは、宿主細胞にインスリンの産生を停止させたり、アドレナリンの分泌量を増やしたり、病気と闘うために健康な細胞を増殖させたり、癌が検出された場合は増殖を停止させたりすることができる。生物学的コンピューターは、おそらく多くの医薬品の使用を不要にするだろう。[ 1 ]
カリフォルニア大学バークレー校の生化学エンジニア、ジェイ・キースリング氏は、この転写装置は「合成生物学の力を明確に示しており、将来の計算方法に革命をもたらす可能性がある」と述べた。[ 4 ]