瑞士联邦理工学院教授雅各布•班纳森和美国麻省理工学院教授罗恩•外斯在人类细胞中成功安装了一个具有诊断用途的生物计算机网络，该网络可以利用5种癌症特异性分子去识别某些癌症细胞。

　　瑞士联邦理工学院合成生物学教授雅各布•班纳森花费了自己很大部分职业生涯去开发这种可以在活体细胞中操作的生物计算机，目的就是建造可以检测携带细胞重要健康信息的分子、以及在细胞出现异常后通过处理这些信息来指导正确治疗的生物计算机。通过与麻省理工学院教授罗恩•外斯等人合作，他们已朝着这一目的迈出了重要一步。

　　研究人员在发表于《科学》杂志上的这项研究中描述了一种多基因合成的“电路”，它的任务是区分癌症细胞和正常细胞，随后锁定癌症细胞并予以摧毁。这种“电路”是通过对5种细胞内癌症特意性分子因子取样、整合来进行工作的。当细胞内的所有这5种因子均存在情况下它才识别为阳性，癌症检测的准确性很高。研究人员希望这一成果能成为癌症治疗的基础。

　　选择性摧毁癌症细胞 　研究人员通过两种人类培养细胞对这一基因网络进行了测试：称为稀拉细胞的宫颈癌细胞和正常细胞。当把生物计算机引入到这两种细胞时，它只摧毁稀拉细胞。为得到这一结果，研究人员首先要找出哪种分子组合对稀拉细胞来说是唯一的。他们在miRNA这类分子中寻找，并找到了一个具有稀拉细胞特点的miRNA组合。找到这一特性的组合是一项艰巨的任务。人体中大约有250种健康细胞，此外还有许多种癌细胞，其中数百种可以在实验室进行培养。更大的问题是miRNA的多样性：在人类细胞中，miRNA种类大约在500～1000种。班纳森说，“每种细胞，健康的或疾病的，有不同的miRNA被开启或关闭。”

　　5种癌症特征因子 　　建立miRNA特征就像为疾病有一个可靠诊断需要发现更多症状一样。研究人员解释说，“单独一种症状，如发热，并不能对疾病定性。对于医生来说，越多的信息更有利于疾病的诊断。”因此，研究人员寻找能可靠区分稀拉细胞和健康细胞的多种因子。他们发现，只要5种miRNA（有些处于高水平，有些处于低水平）组合就足以在健康细胞中发现稀拉细胞。

　　像计算机的网络　　这些miRNA在能检测到它们的特定细胞中要经过逻辑代数运算。生物计算机通过“AND”和“NOT”这些逻辑操作对这些因子进行组合，当所有因子的计算结果为“TURE”逻辑值时，就会产生细胞死亡的结果。研究人员证明，这个网络在活体细胞中的运行非常可靠，能够正确组合所有的细胞内因子并给出正确的诊断。

　　动物模型和基因治疗　　研究人员下一步打算在合适的动物模型上实验这一细胞式计算机，目的是在未来建立一种诊断和治疗的工具。这听起来有点像科学幻想，但班纳森相信这是可行的。然而，目前还有很多艰巨问题需要解决，例如，安全有效地释放外部基因到细胞中的问题。DNA释放目前是一个十分艰巨的挑战。目前一些可行的方法，通过病毒和药物释放，还不完全成熟仍然需要改善。

　　班纳森说，“将这一方法用于人类治疗目前还相差太远。但是这项研究证明，在单细胞水平进行选择性诊断是可行的，这是重要的一步。”