Programování logiky do proteinů: chytré biomateriály, které počítají Většina dnešních "chytrých" biomateriálů reaguje jednoduchými způsoby "jedna ku jedné": jeden vstup vytváří jeden výstup. Hydrogel může uvolňovat léčivo, když je vystaven světlu, nebo nanočástice se může degradovat, když narazí na určitý enzym. Biologie však jen zřídka funguje v takové izolaci. Buňky a tkáně neustále zpracovávají více signálů najednou a biomateriály nové generace budou muset dělat totéž – rozhodovat o tom, kdy uvolnit, aktivovat nebo lokalizovat protein pouze v případě, že je přítomna správná kombinace spouštěčů. Ryan Gharios a spoluautoři představují rámec, který to umožňuje. Místo toho, aby se spoléhali na pomalé chemické syntézy s nízkým výtěžkem, kódují logiku AND/OR/YES přímo do proteinů během rekombinantní exprese. Trik spočívá v použití inženýrských linkerů, jejichž topologie definuje "bránu": weby řezů v sérii se chovají jako OR, paralelně jako AND a jeden web jako YES. Ortogonální proteázy slouží jako "vstupy" a materiál uvolňuje svůj proteinový náklad pouze tehdy, když je splněna naprogramovaná logická podmínka. S tímto přístupem tým implementoval všech 17 možných logických chování se třemi vstupy a dokonce jej rozšířil na operátor s pěti vstupy. Prokázali přesné uvolňování proteinů z magnetických kuliček, multiplexované dodávání z hydrogelů, podmíněné značení buněk HER2⁺ a intracelulární programy, které rozhodují, zda protein zůstane na membráně nebo difunduje do cytosolu. Skutečným průlomem je škálovatelnost. Vzhledem k tomu, že logika je geneticky kódována, lze návrhy rychle sestavit, vyrobit v bakteriích a čistit ve velkém měřítku – což otevírá dveře programovatelným terapiím, responzivním schůzkám pro tkáňové inženýrství a biohybridním systémům, kde živé buňky a materiály počítají společně. Tato práce ukazuje na budoucnost, kde biomateriály nejen reagují, ale skutečně rozhodují – přinášejí booleovskou logiku z digitálních obvodů do živých systémů. Papír: