Itt az új molekuláris programozási nyelv a CRN++

A szintetikus biológia a tudomány egy viszonylag új területe, aminek hatalmas hatása lehet a biológia, a nanogyártás és a gyógyszerészet területein is. Ennek a feltörekvő területnek az egyik legnagyobb kihívása, hogy molekulai környezetbe helyezzen számítási feladatokat – olyan környezetbe, amibe az elektronikus kapcsolók elhelyezése nem megoldható. Ehhez szükség van olyan módszerek kifejlesztésére, amikkel molekuláris alkotórészekkel is hatékonyan reprezentálhatóak a számítások.

Most a Texas Egyetem kutatócsapata megalkotta a CRN++ program nyelvet, amivel a kémiai kinetika felhasználásával végezhetőek számítások. A tanulmányukban a kutatók leírják a nyelv felépítését és hogy hogyan készítettek el egy felületet, amin a CRN++-ban írt programok kémiai reakciókra fordíthatóak át.

“A szintetikus biológia egyik kulcsfontosságú technikai akadálya, hogy egy olyan kémiai irányítót tervezzünk, ami sejti környezetbe is képes interakciókra,” mondta Marko Vasic, a kutatásban részt vevő egyik tudós. “Hogy ezt elérjék, szükség van mind arra, hogy szintetikus molekulákat tudjunk létrehozni és hogy programozzuk őket. A molekulák kémiai reakciók során lépnek kapcsolatba, és a programozásuk alatt azt értjük, hogy definiáljuk az interakciók (kémiai reakciók) szabályait közöttük.”

A DNS szintézis terén történő előrelépések új lehetőségeket adnak a molekulák létrehozására. Azonban ez előtt a szintetikus biológia kutatóknak létre kell hozniuk a kémiai reakciókat irányító szabályrendszert. Emiatt a területen végzett kutatások fő célja az elmúlt időben egy ilyen programozási nyelv kifejlesztése volt.

A szoftverfejlesztésben a programozó egy könnyen érthető magas szintű nyelven ír, és egy ilyen programot ezután gépi kódra fordítanak le, amit egy ember már csak nehezen ért meg, amíg egy gép számára érthető, mondta Vasic. “Ennek egy analóg változatát próbáltuk elkészíteni a molekuláris programozásban azzal, hogy definiáltuk a magas rendű nyelvet, ami könnyebben érthető és lefordítható ‘komplex’ kémiává.”

A CRN++ két ötleten alapul; a modularitáson és oszcillátorok használatán. A modularitás alatt itt azt kell érteni, hogy a nyelvben olyan reakciók töltik be a modulok szerepét, amik egymással nem lépnek interakcióba – így egymástól függetlenül működhetnek. A kémiai oszcillátornak pedig az volt a szerepe, hogy egy műveleti sorrendet biztosítson a kémiai reakciók számára – a műveletek nem azonnal egy időben zajlanak le.

A kutatók a CRN++ működését több algoritmus példáján is demonstrálták és az elmondásuk szerint a rendszer készen áll arra, hogy a kívánalmak szerint új parancsokkal is bővíthető, ezzel jó alapot biztosítva a terület további fejlődéséhez és az összetett molekuláris programok kifejlesztéséhez.

A CRN++-ben írt programoknak, azonban hátrányai is vannak, mivel bizonyos kémiai folyamatokban jelenleg még nagy a hibaarány, illetve a viszonylag alacsony hibaarányú reakcióknál is hosszú távon problémát okozhatnak a hibák. Mindezért a kutatók az elkövetkezőkben a rendszer optimalizálásán szeretnének tovább dolgozni és azon hogy tovább bővítsék az alap modulok számát.

Forrás: arxiv.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.