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Le système CRISPR d’édition des gènes est généralement connu pour aider les scientifiques à traiter les maladies génétiques, mais cette technologie a également toute une gamme d’utilisations possibles en biologie synthétique. Des chercheurs de l’ETH Zurich utilisent désormais CRISPR pour construire des bio-ordinateurs fonctionnels à l’intérieur de cellules humaines.<\/p>\n
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\n Des ordinateurs dans les cellules humaines<\/strong>\n <\/p>\n Aussi puissants que soient les ordinateurs modernes, la nature a battus depuis longtemps les gens. Les organismes vivants pourraient déjà être considérés comme des ordinateurs – leurs cellules agissent comme des portes logiques, recueillant les informations du monde extérieur, et les traitant en répondant à certains processus métaboliques.<\/p>\n « Le corps humain lui-même est un grand ordinateur », déclare Martin Fussenegger, chercheur principal de recherche. « Depuis des temps immémoriaux, notre métabolisme fait appel à la puissance de calcul de milliards de cellules, et contrairement à un supercalculateur technique, ce grand ordinateur n’a besoin que de très peu d’énergie. »<\/p>\n Exploiter ces processus naturels pour construire des circuits logiques est un objectif-clé de la biologie synthétique. Dans ce cas, l’équipe de l’ETH Zurich a trouvé un moyen d’insérer des processeurs double cœur dans des cellules humaines en modifiant d’abord l’outil d’édition de gènes CRISPR.<\/p>\n Normalement, ce système utilise des séquences d’ARN guide pour cibler des segments d’ADN spécifiques du génome, puis effectue des modifications précises. Cependant pour ce projet, l’équipe a créé une version spéciale de l’enzyme Cas9 pouvant servir de processeur.<\/p>\n \n Un double cœur dans une cellule<\/strong>\n <\/p>\n Cette enzyme Cas9 spéciale lit à la place l’ARN guide comme entrées et, en réponse, exprime des gènes particuliers. Cela crée à son tour certaines protéines en tant que sortie. Ces processeurs agissent comme des demi-additionneurs numériques. En gros, ils peuvent comparer deux entrées ou ajouter deux nombres binaires et fournir deux sorties. Pour augmenter la puissance de calcul, les chercheurs ont réussi à compresser deux cœurs de ce processeur dans une seule cellule.<\/p>\n À long terme, ces milliards d’ordinateurs cellulaires à double cœur pourraient être superposés pour constituer de puissants bio-ordinateurs destinés au diagnostic et au traitement des maladies. Par exemple, l’équipe a indiqué qu’elle pourrait rechercher des biomarqueurs et réagir en créant différentes molécules thérapeutiques, selon que l’un, l’autre ou les deux biomarqueurs soient présents.<\/p>\n \n Une puissance de traitement supérieure aux superordinateurs<\/strong>\n <\/p>\n « Imaginez un micro-tissue avec des milliards de cellules, chacune équipée de son propre processeur double-cœur », déclare Fussenegger. « De tels » organes de calcul « pourraient théoriquement atteindre une puissance de traitement bien supérieure à celle d’un superordinateurs numérique et ne consommer qu’une fraction de cette énergie. »<\/p>\n