Программирование логики в белки: умные биоматериалы, которые вычисляют Большинство современных "умных" биоматериалов реагируют простым, однозначным образом: один вход производит один выход. Гидрогель может высвобождать лекарство при воздействии света, или наночастица может разлагаться при встрече с определенным ферментом. Но биология редко работает в такой изоляции. Клетки и ткани постоянно обрабатывают несколько сигналов одновременно, и биоматериалы следующего поколения должны будут делать то же самое — решая, когда высвободить, активировать или локализовать белок, только если присутствует правильная комбинация триггеров. Райан Гариос и соавторы представляют структуру, которая это делает возможным. Вместо того чтобы полагаться на медленные, низкодоходные химические синтезы, они кодируют логику AND/OR/YES непосредственно в белки во время рекомбинантной экспрессии. Хитрость заключается в использовании сконструированных линкеров, топология которых определяет "ворота": разрезы в серии ведут себя как OR, параллельно как AND, а одно место как YES. Ортогональные протеазы служат "входами", и материал высвобождает свой белковый груз только тогда, когда выполнено запрограммированное логическое условие. С помощью этого подхода команда реализовала все 17 возможных логических поведений с тремя входами и даже расширила его до оператора с пятью входами. Они продемонстрировали точное высвобождение белка из магнитных бусин, мультиплексную доставку из гидрогелей, условную маркировку клеток HER2⁺ и внутриклеточные программы, которые решают, остается ли белок на мембране или диффундирует в цитозоль. Настоящий прорыв заключается в масштабируемости. Поскольку логика закодирована генетически, конструкции могут быть быстро собраны, произведены в бактериях и очищены в больших масштабах — открывая двери для программируемых терапий, отзывчивых каркасов для тканевой инженерии и биогибридных систем, где живые клетки и материалы вычисляют вместе. Эта работа указывает на будущее, где биоматериалы не просто реагируют, но и действительно принимают решения — принося булеву логику из цифровых схем в живые системы. Статья: