(PhysOrg.com) -- À l'avenir, des ordinateurs de taille nanométrique implantés dans le corps humain pourraient rechercher de manière autonome des indicateurs de maladie, diagnostiquer les maladies, et contrôler la libération des médicaments appropriés. Bien que ce scénario soit encore dans plusieurs décennies, les chercheurs ont fait des progrès significatifs dans le développement des premiers types d'ordinateurs biomoléculaires.

Dans une étude récente publiée dans Lettres nano , Professeur d'informatique Ehud Shapiro et coauteurs du Weizmann Institute of Science de Rehovot, Israël, ont développé un ordinateur biomoléculaire capable de détecter de manière autonome de nombreux types de molécules différents simultanément. À l'avenir, cette capacité de détection pourrait être intégrée à une vaste connaissance biomédicale des maladies pour permettre aux ordinateurs de décider quels médicaments libérer.

« Nous envisageons des dispositifs informatiques de la taille du nanomètre (faits de biomolécules) pour parcourir notre corps à la recherche de maladies à un stade précoce, », a déclaré le co-auteur Binyamin Gil de l'Institut des sciences Weizmann PhysOrg.com . « Ces appareils auraient la capacité de détecter les indicateurs de maladie, diagnostiquer la maladie, et le traiter en administrant ou en activant une biomolécule thérapeutique. Ils pourraient être administrés dans la circulation sanguine ou opérer à l'intérieur des cellules d'un organe ou d'un tissu spécifique et être administrés à titre préventif. »

Le développement s'appuie sur la démonstration précédente des chercheurs d'un ordinateur biomoléculaire constitué d'un système à deux états composé de composants biologiques (ADN et enzyme de restriction). L'ordinateur, qui fonctionne in vitro, commence à partir de l'état Oui. A chaque étape de calcul, l'ordinateur vérifie un indicateur de maladie. Si tous les indicateurs de la maladie testée sont présents, le calcul se termine par l'état Oui, c'est-à-dire qu'il pose un diagnostic positif; si au moins un indicateur de maladie n'est pas détecté, il se termine par l'état Non.

Précédemment, Le groupe de Shapiro a montré que cet ordinateur biomoléculaire pouvait détecter des indicateurs de maladie à partir des niveaux d'expression et des mutations de l'ARNm. Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont étendu la capacité de l'ordinateur à détecter également des indicateurs de maladie à partir de miARN, protéines, et de petites molécules telles que l'ATP. À la fois, la méthode de détection de l'ordinateur est plus simple qu'avant, nécessitant moins de composants et moins d'interactions avec les indicateurs de la maladie.

Comme l'expliquent les chercheurs, la détection d'une combinaison de plusieurs indicateurs de maladie est beaucoup plus utile que la détection d'un seul, car il permet une meilleure précision et une plus grande sensibilité aux différences entre les maladies. Par exemple, ils notent que dans le cas du cancer de la thyroïde, la présence de la protéine thyroglobuline et de l'hormone calcitonine peut permettre un diagnostic beaucoup plus fiable que si un seul de ces indicateurs de la maladie était détecté.

Bien que la capacité de détecter plusieurs indicateurs de maladie marque une étape importante vers les ordinateurs biomoléculaires in vivo et les médicaments programmables, il y a encore de nombreux obstacles que les chercheurs doivent surmonter dans le processus.

« Le plus grand défi consiste à utiliser de tels dispositifs dans un environnement vivant comme la circulation sanguine ou le cytoplasme des cellules, », a déclaré Gil. « Actuellement, nous développons des dispositifs qui reposent sur une machinerie plus simple (par exemple, aucune enzyme de restriction) ou sur la propre machinerie de la cellule. »

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