Biologista taajuuskanavointia

Elävien solujen ohjelmointi tarjoaa mahdollisuuden valjastaa biologisia koneita muuntosovelluksiin energiatalouden, maatalouden, vesihuollon sekä lääketieteen pariin.

Insinööritekniikoiden innoittamana, vauhdilla kehittyvän synteettisen biologian tutkijat ovat suunnitelleet pienten geneettisten komponenttien työkalupakin, jotka toimivat solunsisäisinä kytkiminä, logiikkaportteina, laskureina ja oskillaattoreina.

Ongelmana on kuitenkin langoittaa komponentteja toisiinsa muodostamaan suurempia piirejä, jotka voisivat toimia "geneettisinä ohjelmina." Yksi suurimmista esteistä on hallita pieniä määriä saatavilla olevia johteita.

Kalifornia San Diegon yliopiston tutkijat ovat tehneet läpimurron, joka liittyy biologiseen taajuuskanavointiin. Sen avulla voidaan koodata useita toisistaan ​​riippumattomia ympäristön tuloja yhdeksi aikasarjaksi eli käyttäen eri taajuuksia siirtämään eri ​​signaaleja yhteisellä kanavalla.

Perinteisesti tietojen välittämiseen on käytetty amplitudia mutta kahdenkin signaalin sisällyttäminen amplitudiin on vaikeaa koska mittaukseen liittyy fluoresenssi ja se on yleensä suhteellinen. Kun käytetään taajuutta, suhteelliset mittaukset voidaan tehdä ajan suhteen.

Uudella kytkentämenetelmällä pystyy myös vähentämään signalointiviiveettä yksittäisten geneettisen piirien välillä. Nykyisin proteiinisignaalien viive on parhaimmillaan ollut noin 20-40 minuuttia, mutta nyt se voi olla jopa alle minuutin.

Saavutus perustuu osittain ryhmän aiempaan työhön geneettisten biopikseleiden bioanturiin ja siihen liittyvään makroskooppiseen kelloon, jota voidaan käyttää tunnistamaan arseenia oskillaatioperiodin modulaation avulla.

Yhdistämällä luonnon biologisissa prosesseissa esiintyvää monimutkaisuutta tekniikan periaatteiden kanssa tutkijat ovat tuottaneet mallin, joka muodostaa perustan luoda geneettisiä piirejä, joita voidaan käyttää tutkimaan ihmisten terveyttä ja sairauksia.