Các giọt RNA hiện có thể được sử dụng để thực hiện các hoạt động logic lấy chuỗi microRNA làm đầu vào, báo cáo của các nhà khoa học từ Tokyo Tech. Bằng cách tự lắp ráp thành các cấu trúc giống như mạng lưới, các phân tử RNA tạo thành các giọt ở trạng thái lỏng. Những giọt RNA này chỉ phân tán khi có trình tự microRNA chính xác bằng cách thực hiện thao tác AND logic. Chiến lược đổi mới này có thể mở đường cho những tiến bộ trong cảm biến phân tử sinh học, tế bào nhân tạo và thiết bị sinh học tính toán.
Các nhà nghiên cứu giới thiệu các giọt RNA tính toán có khả năng thực hiện các phép toán logic AND hai đầu vào, đưa ra một cách tiếp cận linh hoạt để lắp ráp lập trình các thiết bị phân tử sinh học và tế bào nhân tạo. Nguồn: Viện Công nghệ Tokyo
DNA và RNA mã hóa thông tin di truyền và tham gia vào quá trình tổng hợp protein. Trong công nghệ nano DNA/RNA, khả năng xử lý thông tin của chúng được khai thác để tạo thành các cấu trúc 2D/3D có thể lập trình được. Trong những năm gần đây, các giọt DNA, chất ngưng tụ ở trạng thái lỏng của DNA tổng hợp, đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng như các thiết bị cảm biến phân tử và tính toán sinh học.
Trong khi các giọt DNA đã thu hút được sự chú ý trong lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến này, thì các giọt RNA của chúng có thể mạnh mẽ tương đương, nếu không muốn nói là hơn. So với DNA, RNA có nhiều chức năng đa dạng hơn ngoài vai trò tổng hợp protein. Ngoài ra, nó có thể áp dụng một loạt các cấu trúc phân tử. Thật không may, bất chấp tính linh hoạt của nó, một số nghiên cứu đã khám phá tiềm năng chưa được khai thác của các giọt RNA như một công cụ cho máy tính sinh học và công nghệ nano sinh học.
Trong bối cảnh đó, một nhóm các nhà nghiên cứu, bao gồm Giáo sư Masahiro Takinoue và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Hirotake Udono từ Viện Công nghệ Tokyo, Nhật Bản, đã bắt đầu phát triển một loại “giọt RNA tính toán” mới, có thể được sử dụng để thực hiện các hoạt động logic. giống như các thiết bị điện tử. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố vào ngày 3 tháng 6 trên ACS Nano.
Những giọt RNA có thể lập trình này được xây dựng thông qua khả năng nhận dạng trình tự và hình thành cấu trúc thứ cấp của RNA. Takinoue giải thích: “Phương pháp tiếp cận của chúng tôi dựa trên sự tương tác của vòng hôn (KL), xảy ra giữa hai sợi RNA đơn gấp nếp bên trong”. “Điều này cho phép các cấu trúc gấp này tự lắp ráp thành các cấu trúc phức tạp ổn định.”
Nói một cách đơn giản, các nhà nghiên cứu đã thiết kế cẩn thận trình tự nucleotide của các chuỗi RNA để chúng có thể tự động lắp ráp thành các cấu trúc phân tử được xác định trước, các cấu trúc này cũng thu hút lẫn nhau để tạo thành một mạng lưới quy mô lớn.
Khả năng kiểm soát trạng thái pha của các giọt RNA được củng cố bằng một loại cơ chế khóa và khóa chỉ có thể được 'mở' bằng một chuỗi microRNA cụ thể. Do cách thiết kế các cấu trúc RNA, chỉ khi hai chuỗi microRNA nhất định xuất hiện cùng lúc thì mạng mới phân tách thành các cấu trúc giống như chuỗi. Khi điều này xảy ra, nó gây ra sự thay đổi đáng chú ý trong pha của các giọt RNA, chúng trở nên phân tán hơn trong dung dịch.
Về mặt tính toán, các giọt RNA được đề xuất có thể thực hiện thao tác AND logic một cách hiệu quả, lấy hai chuỗi microRNA làm đầu vào. Các nhà nghiên cứu cũng tuyên bố rằng việc thiết kế các giọt RNA tương tự cho các hoạt động logic khác cũng có thể thực hiện được.
Tính linh hoạt này có thể tỏ ra hữu ích trong một số ứng dụng, như Takinoue nhận xét, “Các giọt RNA tính toán của chúng tôi có thể được áp dụng để lắp ráp lập trình tại chỗ các thiết bị phân tử sinh học tính toán và các tế bào nhân tạo từ RNA có nguồn gốc phiên mã trong các tế bào sinh học hoặc nhân tạo”.
Trên hết, những giọt RNA này hứa hẹn sẽ là công cụ chẩn đoán thuận tiện. Vì chúng có thể phát hiện sự hiện diện của các chuỗi RNA cụ thể nên chúng có thể được sử dụng để tìm kiếm các dấu hiệu sinh học của bệnh. Takinoue cho biết: “Không giống như các toán tử logic dựa trên RNA dưới kính hiển vi đã được báo cáo trước đây, sự thay đổi pha vĩ mô của các giọt RNA của chúng tôi cung cấp khả năng đọc cho cảm biến phân tử có thể phân biệt được bằng mắt thường”.
Nhìn chung, nghiên cứu này nhấn mạnh vai trò kép của RNA vừa là công cụ vừa là khối xây dựng cho các thiết bị công nghệ sinh học đa năng.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
