ბიოლოგიური უჯრედების ელექტრონულად კონტროლი მხოლოდ ფენტეზის მწერლების ოცნება არ არის. მეცნიერებს მიაჩნიათ, რომ ამ გზით დაავადებების წინააღმდეგ ბრძოლა შეიძლება. მერილენდის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა შექმნეს ელექტროგენეტიკური "ამომრთველი" სისტემა ბაქტერიულ უჯრედებში, რომლის მეშვეობითაც ერთუჯრედიანი ორგანიზმების ქცევაზე ზეგავლენის მოხდენაა შესაძლებელი.

მთავარი გამოწვევა ბიოელექტრული ჰიბრიდის შექმნაში არის ის, რომ ეს ორი სისტემა სრულიად განსხვავებულად მუშაობს.

ცოცხალი ორგანიზმის შემადგენელი უჯრედები ერთმანეთთან მოლეკულური სიგნალებით ურთიერთობენ. ამ პროცესით, რომელსაც გენური ექსპრესია ეწოდება, თითოეული უჯრედის დნმ-ში შენახული ინფორმაცია გადაკონვერტირდება სამოქმედო ინსტრუქციებად ისეთი მოლეკულების წარმოქმნით, როგორებიცაა: პროტეინები, ფერმენტები და ჰორმონები.

ამის საპირისპიროდ, მიკროელექტრონული სისტემები დაკავშირებულნი არიან ენერგიის წყაროს მიერ წარმოქმნილი ელექტრონების საშუალებით. ელექტრონები ბიოლოგიურ სისტემებში ისე თავისუფლად ვერ მოძრაობენ, როგორც - სადენში, მაგრამ უჯრედების უმეტესობას მაინც შეუძლია მათთან ურთიერთობა. არსებობს მოლეკულების მცირე კლასი, რომელიც სტაბილურად ამოძრავებს ელექტრონებს. მათ ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციების ბიომოლეკულები ეწოდებათ და შეუძლიათ "გადააწოდონ" ელექტრონები, როდესაც ჟანგვა-აღდგენით რეაქციებს განიცდიან.

მეცნიერებმა ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციების მოლეკულები "გადააპროგრამეს". ელექტრონულმა მოწყობილობამ შეძლო მოლეკულის ოქსიდაციის მდგომარეობა გადაერთო ან დაჟანგულ მდგომარეობაში, სადაც ის ელექტრონს დაკარგავდა, ან აღდგენითში, სადაც ის ელექტრონს მიიღებდა. ეს ნიშნავს, რომ ადამიანებმა ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ჩართვა-გამორთვა მოახერხეს.

შემდეგი ეტაპი ბაქტერიებისთვის მითითებების მიცემა იყო.

ფოტო: University of Maryland

ერთ-ერთ მაგალითში მკვლევარებმა მოახერხეს ბაქტერიული უჯრედის ისე მომართვა, რომ მას მანათობელი მწვანე ფერის გამომმუშავებელი პროტეინის სინთეზირება მოეხდინა. მოქმედების შეწყვეტით სინთეზირება წყდებოდა. უჯრედმა პირდაპირი გაგებით გაანათა, როდესაც მოწყობილობა ჩართეს!

მეორე მაგალითში მეცნიერებმა იპოვეს "ცურვაზე" პასუხისმგებელი პროტეინი და მისი ჩართვა-გამორთვით მიუთითეს ბაქტერიას, წინ წასულიყო თუ არა.

ეს მეთოდი წარმატებული აღმოჩნდა იმ ბაქტერიული უჯრედების შემთხვევაშიც, რომლებიც ბიოლოგიური სიგნალის გადამცემ მოლეკულებს შეიცავენ. ეს მოლეკულები მეზობელ უჯრედებში იფანტებიან და იწვევენ ცვლილებებს ბაქტერიების მთელ კომუნაში. თავიანთი მოწყობილობის გამოყენებით მკვლევარებმა შეძლეს, ელექტრულად დაეპროგრამირებინათ ბაქტერიების მთელი ჯგუფი.

მერილენდის უნივერსიტეტის წინა კვლევის დროს, მეცნიერებმა იპოვეს გზები, რომ "აღერიცხათ" ბიოლოგიური ინფორმაცია და "ჩაეწერათ" ელექტრონები მოწყობილობებში. ამ ელექტროქიმიური მეთოდით, კვლევის ავტორებმა სისხლში სტრესის ნიშნებიც კი დააფიქსირეს შიზოფრენიით დაავადებული ადამიანების სისხლში. ახალი კვლევა კი საშუალებას იძლევა, დაპროგრამირებულმა ბაქტერიამ თერაპევტს უფრო ზუსტად მიაწოდოს ინფორმაცია და პრობლემის გადაჭრაშიც მიიღოს მონაწილეობა.

"თქვენ მიერ გადაყლაპულ მიკოელექტრონულ კაფსულას შეეძლება ზუსტად აღრიცხოს პათოგენები საჭმლის მომნელებელ სისტემაში და შემდეგ თავად შექმნას ანტიმიკრობული ან სხვა ტიპის თერაპია - ეს ყველაფერი პროგრამირებად სისტემაში", - ამბობს უილიამ ბენტლი კვლევის შესახებ სტატიაში.

ერთ-ერთი მკვლევარი, გრეგორი პეინი აღნიშნავს, რომ უკვე დიდი ხანია, კაცობრიობა ცდილობს, ელექტრონული მოწყობილობებით აღრიცხოს ბიოლოგიური პროცესები. არსებობს გლუკომეტრები და ფიტნეს-ტრეკერები, მაგრამ ამიერიდან ჩვენ შევძლებთ, ელექტრონული ხერხებით არა მხოლოდ ჩავიწეროთ, არამედ წარვმართოთ ბიოლოგიური რეაქციები.

ბიოელექტრული მეთოდები მეცნიერებმა მომავალში კიბოს მსგავს დაავადებებთან ბრძოლაში გამოადგებათ. კვლევის შედეგები ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.