Ученые разработали специальный язык для программирования процессов создания синтетической ДНК

Подобно тому, как с помощью языков C, Python и Java пишутся программы для компьютеров, ученые-химики и биохимики с помощью набора специальных структурированных инструкций скоро будут в состоянии программировать процессы, происходящие в пробирках или живых клетках, в которых принимают участие молекулы синтетической ДНК. Ученые из Вашингтонского университета, разработавшие специальный язык программирования химических реакций, надеются, что с его помощью процессы по формированию сложнейших соединений, таких, как молекулы ДНК с заранее заданной структурой, упростятся до уровня, на котором программируются алгоритмы управления роботами, промышленными установками и прочими исполнительными устройствами. Помимо биохимии, новый вид "химического" программирования наверняка найдет весьма широкое применение в медицине и фармакологии.

Ученые-химики и преподаватели учебных заведений в своей работе для описания химических реакций пользуются языком химических уравнений, который известен людям уже почти две сотни лет и который описывает последовательность химических превращений. Ученые из Вашингтона взяли за основу язык химических формул и расширили его, превратив его не просто в описание реакций, а в последовательность кодов и необходимых оперативных данных для химического оборудования, которое будет выполнять синтез молекул и соединений.

"Мы начинаем программу с абстрактного математического описания используемой химической системы, а затем, используя специально подготовленную ДНК, мы начинаем буквально выстраивать сложнейшие молекулы, которые имеют необходимую нам структуру и свойства" - рассказывает Георг Зеелиг (Georg Seelig), ученый из Вашингтонского университета, принимавший участие в создании языка химического программирования, - "Используя такую технологию и специализированное химическое оборудование общего назначения, можно синтезировать практически любое вещество".

В настоящее время процесс создания "сетей" из молекул определенных типов является чрезвычайно сложным процессом, требующим тщательной подготовки и скрупулезного исполнения. Новый язык программирования сделает достаточно простой реализацию первой части задачи, а выполнение второго этапа возьмет на себя компьютер, связанный с исполнительными органами химического лабораторного или промышленного оборудования. "Наш подход дает ученым в руки очень большую гибкость. Обычно, если вам требуется что-либо изменить в компьютерных расчетах, вы изменяете программу и запускаете ее снова. Точно также происходит и в случае "химического" программирования, меняя базовый набор программ, можно добиться синтеза крайне широкого ряда органически и неорганических веществ, молекулы которых будут иметь заранее заданную пространственную структуру" - рассказывает Георг Зеелиг.

Новая технология "химического" программирования, к сожалению, пока еще не готова к началу ее практического использования. Помимо собственно языка программирования, который уже разработан, ученым потребуется разработать массу химического оборудования, которое под управлением компьютера будет в состоянии выполнять команды запущенной "химической" программы, своего рода универсальный химический процессор. А с помощью достаточно примитивной лабораторной установки, имеющейся в распоряжении Вашингтонских ученых, в качестве примера им удалось спроектировать и создать некоторые виды синтетических биологических систем, точнее, сложнейших молекул, которые ведут себя точно также, как и их аналоги естественного происхождения.