(PhysOrg.com) - No futuro, Computadores nanométricos implantados no corpo humano podem fazer a varredura autonomamente em busca de indicadores de doenças, diagnosticar doenças, e controlar a liberação dos medicamentos apropriados. Embora esse cenário ainda esteja a várias décadas de distância, os pesquisadores têm feito progressos significativos no desenvolvimento dos primeiros tipos de computadores biomoleculares.

Em um estudo recente publicado em Nano Letras , O professor de ciência da computação Ehud Shapiro e co-autores do Instituto de Ciência Weizmann em Rehovot, Israel, desenvolveram um computador biomolecular que pode detectar de forma autônoma muitos tipos diferentes de moléculas simultaneamente. No futuro, essa capacidade de detecção poderia ser integrada a um vasto conhecimento biomédico de doenças para permitir que os computadores decidissem quais drogas liberar.

“Imaginamos dispositivos de computação do tamanho de nanômetros (feitos de biomoléculas) para percorrer nossos corpos em busca de doenças em seu estágio inicial, ”Disse o co-autor Binyamin Gil do Weizmann Institute of Science PhysOrg.com . “Esses dispositivos teriam a capacidade de detectar indicadores de doenças, diagnosticar a doença, e tratá-lo administrando ou ativando uma biomolécula terapêutica. Eles podem ser entregues na corrente sanguínea ou operar dentro de células de um órgão ou tecido específico e ser administrados como um cuidado preventivo. ”

O desenvolvimento se baseia na demonstração anterior dos pesquisadores de um computador biomolecular que consiste em um sistema de dois estados feito de componentes biológicos (DNA e uma enzima de restrição). O computador, que opera in vitro, começa no estado Sim. Em cada etapa de computação, o computador verifica um indicador de doença. Se todos os indicadores para a doença testada estiverem presentes, o cálculo termina no estado Sim, ou seja, faz um diagnóstico positivo; se pelo menos um indicador de doença não for detectado, termina no estado Não.

Anteriormente, O grupo de Shapiro mostrou que este computador biomolecular pode detectar indicadores de doenças a partir dos níveis de expressão de mRNA e mutações. No estudo atual, os pesquisadores expandiram a capacidade do computador de também detectar indicadores de doenças de miRNAs, proteínas, e pequenas moléculas como ATP. Ao mesmo tempo, o método de detecção do computador é mais simples do que antes, exigindo menos componentes e menos interações com os indicadores da doença.

Como explicam os pesquisadores, detectar uma combinação de vários indicadores de doença é muito mais útil do que detectar apenas um, uma vez que permite uma melhor precisão e maior sensibilidade às diferenças entre as doenças. Por exemplo, eles observam que, no caso de câncer de tireoide, a presença da proteína tireoglobulina e do hormônio calcitonina pode permitir um diagnóstico muito mais confiável do que se apenas um desses indicadores da doença fosse detectado.

Embora a capacidade de detectar vários indicadores de doenças marque um passo importante em direção a computadores biomoleculares in vivo e drogas programáveis, ainda existem muitos obstáculos que os pesquisadores devem superar no processo.

“O maior desafio é operar esses dispositivos em ambientes como a corrente sanguínea ou o citoplasma das células, ”Disse Gil. “Atualmente estamos desenvolvendo dispositivos que dependem de máquinas mais simples (por exemplo, nenhuma enzima de restrição) ou na própria máquina da célula.”

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