Celler kan programmeras som en dator för att bekämpa cancer, influensa, och andra allvarliga tillstånd – tack vare ett genombrott inom syntetisk biologi av University of Warwick.

Leds av professor Alfonso Jaramillo vid School of Life Sciences, ny forskning har upptäckt att en vanlig molekyl – ribonukleinsyra (RNA), som produceras rikligt av människor, växter och djur – kan vara genetiskt modifierade för att tillåta forskare att programmera en cells handlingar.

Förutom att bekämpa sjukdomar och skador hos människor, forskare skulle kunna utnyttja denna teknik för att kontrollera växtceller och vända miljö- och jordbruksfrågor, göra växter mer motståndskraftiga mot sjukdomar och skadedjur.

RNA bär information mellan protein och DNA i celler, och professor Jaramillo har bevisat att dessa molekyler kan produceras och organiseras i skräddarsydda sekvenser av kommandon - liknande koder för datorprogramvara - som matar in specifika instruktioner till celler, programmera dem att göra vad vi vill.

Ungefär som ett klassiskt Turing-datorsystem, celler har kapacitet att bearbeta och svara på instruktioner och koder som matas in i deras huvudsystem, hävdar professor Jaramillo.

I likhet med programvara som körs på en dator, eller appar på en mobil enhet, många olika RNA-sekvenser kan skapas för att stärka celler med en "Virtual Machine", kunna tolka ett universellt RNA-språk, och att utföra specifika åtgärder för att ta itu med olika sjukdomar eller problem.

Detta kommer att möjliggöra en ny typ av personlig och effektiv hälsovård, tillåter oss att "ladda ner" en sekvens av åtgärder till celler, instruera dem att utföra komplexa beslut som kodas i RNA:t.

Forskarna gjorde sin uppfinning genom att först modellera alla möjliga RNA-sekvensinteraktioner på en dator, och sedan konstruera DNA som kodar för de optimala RNA-designerna, ska valideras på bakterieceller i laboratoriet.

Efter att ha inducerat bakteriecellerna att producera de genetiskt modifierade RNA-sekvenserna, forskarna observerade att de hade förändrat genuttrycket av cellerna enligt RNA-programmet – vilket visar att celler kan programmeras med fördefinierade RNA-kommandon, på samma sätt som en dators mikroprocessor.

Professor Alfonso Jaramillo, som är en del av Warwick Integrative Synthetic Biology Centre, kommenterade:

"RNA-molekylers förmåga att interagera på ett förutsägbart sätt, och med alternativa konformationer, har tillåtit oss att konstruera nätverk av molekylära switchar som kan göras för att behandla godtyckliga order kodade i RNA.

"Under det senaste året, min grupp har utvecklat metoder för att möjliggöra RNA-avkänning av miljön, utföra aritmetiska beräkningar och kontrollera genuttryck utan att förlita sig på proteiner, vilket gör systemet universellt över alla levande riken.

"Cellerna kunde läsa RNA-programvaran för att utföra de kodade uppgifterna, som kan få cellerna att upptäcka onormala tillstånd, infektioner, eller utlösa utvecklingsprogram."