Krokiem w kierunku inteligentnych leków ma być stworzony na Uniwersytecie Technicznym w Eindhoven komputer DNA, potrafiący wykrywać we krwi pacjenta przeciwciała i uwzględniać ten fakt przy obliczeniach. O wynikach swojej pracy zespół badawczy kierowany przez prof. Maartena Merkxa informuje w piśmie "Nature Communications".

W komputerze DNA informacja jest zakodowana w postaci łańcuchów DNA. Podobnie jak zwykłe komputery, składa się z bramek logicznych, te jednak są oparte na enzymach. Enzymy te powodują reakcje chemiczne między łańcuchami a ich wynik stanowi nową informację.

Aby wytłumaczyć swój wynalazek, holenderscy naukowcy posługują się porównaniem do systemu bezpieczeństwa, który otwiera drzwi, przed którymi staje osoba przez ów system rozpoznawana - lecz nie robi tego, jeśli do pomieszczenia próbuje się dostać ktoś nieznany.

- Badania nad testami diagnostycznymi najczęściej skupiają się na "rozpoznaniu", jednak szczególną cechą naszego systemu jest to, że potrafi on myśleć i może zostać zastosowany w np. do dawkowania leków - tłumaczy prof. Merkx.

Obliczenia niezbędne do realizacji zadania wykonuje komputer DNA. Wykorzystuje on do tego celu reakcje chemiczne pomiędzy cząsteczkami DNA. Sekwencja cząsteczki DNA determinuje, z jakimi innymi cząsteczkami DNA może ona wchodzić w reakcje, co pozwala naukowcom zaprogramować w cząsteczkach pożądane ciągi reakcji.

Problem z potencjalnymi biomedycznymi zastosowaniami komputerów DNA polega na tym, że dane wejściowe to zazwyczaj inne cząsteczki DNA i RNA. Z kolei aby wykryć u pacjenta daną chorobę, należy zmierzyć stężenie konkretnych przeciwciał. Holenderskim naukowcom jako pierwszym udało się zaprogramować komputer DNA tak, by reagował w momencie, w którym przeciwciała się pojawiają.

W ich metodzie obecność każdego przeciwciała jest "tłumaczona" na unikatowy fragment DNA, co pozwala komputerowi ocenić, czy należy podać lek.

- Nasze wyniki świadczą o tym, że za pomocą komputera DNA można kontrolować aktywności enzymów. Sądzimy jednak, że podobny efekt można osiągnąć dla kontrolowania aktywności leczniczych przeciwciał - stwierdza Wouter Engelen, członek grupy badawczej, która opracowała metodę.

Według naukowców może to pomóc w przypadku chronicznych schorzeń, leczonych za pomocą przeciwciał, np. reumatyzmu czy choroby Crohna. System może np. mierzyć poziom przeciwciał we krwi i na tej podstawie decydować, czy potrzebna jest dodatkowa dawka leku.

Komputer DNA może być stosowany do identyfikacji wirusów lub znajdowania mutacji w kodzie genetycznym. Można go używać w roztworach chemicznych i w żywych organizmach, co może umożliwiać diagnozę i leczenie nawet na poziomie pojedynczych komórek.

W przyszłości może to pomóc w uniknięciu skutków ubocznych i zmniejszeniu kosztów leczenia.