Bioprocessador dual-core é criado dentro de célula humana

São dois núcleos computacionais dentro de cada célula. [Imagem: Colourbox/Steven Emmett, ETH Zurich]

Computação celular

Pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), na Suíça, integraram dois núcleos processadores biológicos dentro de células humanas cultivadas em laboratório.

Isso representa um passo gigantesco rumo à criação de biocomputadores realmente poderosos, segundo a equipe.

Este é o terceiro avanço importante da biocomputação anunciado em poucos dias - os outros foram um nanotablet que permite programar os computadores biológicos e o primeiro bioprocessador reprogramável.

O biocomputador anunciado agora se baseia na promissora - e controversa - técnica de edição gênica chamada CRISPR-Cas9. Sua grande vantagem em relação a circuitos de computação biológica que usaram a mesma técnica anteriormente é que os núcleos processadores são reprogramáveis.

Além disso, ao usar células humanas, torna-se possível tirar proveito da sua enorme "capacidade computacional" metabólica - estima-se que nossas células possam processar até 100.000 diferentes moléculas metabólicas por segundo, sendo que cada uma funciona como uma entrada para o processador.

Os núcleos processadores foram derivados de duas bactérias diferentes. [Imagem: Kim et al - 10.1073/pnas.1821740116]

Bioprocessador de dois núcleos

Uma variante especial da proteína Cas9 forma o núcleo do processador.

Em resposta à entrada fornecida pelas sequências de RNA guia, a CPU regula a expressão de um gene particular, que por sua vez produz uma proteína específica. Com essa abordagem, é possível programar circuitos escalonáveis nas células humanas - como meio-somadores digitais, que consistem em duas entradas e duas saídas e podem adicionar dois números binários de dígito único.

Assim, em vez de precisar construir um processador para cada tarefa, este bioprocessador aceita diferentes tipos de programação, e as entradas são codificadas nas moléculas RNA.

A equipe deu um passo além e criou um processador biológico dual-core, semelhante aos do mundo eletrônico, integrando dois núcleos em uma única célula. Para isso, eles usaram componentes CRISPR-Cas9 de duas bactérias diferentes.

E não há limites para o escalonamento dessa técnica, que pode ir das células aos tecidos e até órgãos computacionais.

"Imagine um microtecido com bilhões de células, cada uma equipada com seu próprio processador dual-core. Esses 'órgãos computacionais' poderiam, teoricamente, alcançar um poder de computação que ultrapassa em muito o de um supercomputador digital - e usando apenas uma fração da energia," disse o professor Martin Fussenegger.

O próximo objetivo da equipe é criar um bioprocessador multicore dentro de uma única célula.

Bibliografia:

A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells
Hyojin Kim, Daniel Bojar, Martin Fussenegger
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 116 (15): 7214
DOI: 10.1073/pnas.1821740116

Fonte: Inovação Tecnológica