Logica di programmazione nelle proteine: biomateriali intelligenti che calcolano La maggior parte dei "biomateriali intelligenti" di oggi risponde in modi semplici, uno a uno: un input produce un output. Un idrogel potrebbe rilasciare un farmaco quando esposto alla luce, oppure una nanoparticella potrebbe degradarsi quando incontra un certo enzima. Ma la biologia raramente funziona in isolamento. Le cellule e i tessuti elaborano costantemente più segnali contemporaneamente, e i biomateriali di prossima generazione dovranno fare lo stesso: decidere quando rilasciare, attivare o localizzare una proteina solo se è presente la giusta combinazione di attivatori. Ryan Gharios e i coautori presentano un framework che rende questo possibile. Invece di fare affidamento su sintesi chimiche lente e a basso rendimento, codificano la logica AND/OR/YES direttamente nelle proteine durante l'espressione ricombinante. Il trucco è utilizzare linker ingegnerizzati la cui topologia definisce il "gate": i siti di taglio in serie si comportano come OR, in parallelo come AND, e un singolo sito come YES. Le proteasi ortogonali fungono da "input", e il materiale rilascia il suo carico proteico solo quando la condizione logica programmata è soddisfatta. Con questo approccio, il team ha implementato tutti i 17 possibili comportamenti logici a tre input e persino esteso a un operatore a cinque input. Hanno dimostrato un rilascio preciso di proteine da sfere magnetiche, una consegna multiplexata da idrogeli, etichettatura condizionale delle cellule HER2⁺ e programmi intracellulari che decidono se una proteina rimane alla membrana o si diffonde nel citosol. Il vero progresso è la scalabilità. Poiché la logica è codificata geneticamente, i progetti possono essere rapidamente compilati, prodotti in batteri e purificati su larga scala, aprendo la strada a terapie programmabili, impalcature reattive per l'ingegneria dei tessuti e sistemi bioibridi in cui cellule viventi e materiali calcolano insieme. Questo lavoro indica un futuro in cui i biomateriali non si limitano a rispondere, ma decidono effettivamente, portando la logica booleana dai circuiti digitali ai sistemi viventi. Articolo: