Bioingegneri della Stanford University hanno realizzato il "transcriptor" (trascrittore), un transistor biologico composto da DNA e RNA. In elettronica un transistor controlla il flusso di elettroni in un circuito. Il transcriptor, in questo caso, controlla il flusso di una specifica proteina chiamata RNA polimerasi, nel suo viaggio lungo filamenti di DNA.
"I transcriptor sono la componente chiave dietro la logica di amplificazione genetica – in modo simile al transistor e all'elettronica", ha dichiarato Jerome Bonnet, studioso di bioingegneria e principale autore dello studio. Il transcriptor permette agli ingegneri di eseguire calcoli all'interno di cellule viventi – per registrare ad esempio quando le cellule sono state esposte a determinati stimoli esterni o a fattori ambientali, o persino per attivare o spegnere la riproduzione cellulare se necessario. "I computer biologici possono essere usati per studiare e riprogrammare sistemi viventi, monitorare ambienti e migliorare le terapie cellulari", ha affermato Drew Endy, tra i principali autori dello studio.
Gate basati su transcriptor a tre terminali usano l'enzima integrase (Int) per controllare i segnali e modulare il flusso di RNA polimerase tra gate di input e output separati
"Abbiamo riadattato un gruppo di proteine ??naturali, chiamato integrasi, per realizzare un controllo digitale sul flusso di RNA polimerasi lungo il DNA. Questo a sua volta ci ha permesso di progettare un'amplificazione logica genetica", ha affermato Endy. Usando i transcriptor, il team ha creato l'equivalente di gate logici che possono derivare le risposte vero/falso da qualsiasi domanda biochimica che potrebbe essere posta all'interno di una cellula. I bioingegneri si riferiscono ai loro gate logici basati su transcriptor come "Boolean Integrase Logic" o "BIL gates", in breve.
Perciò, mentre i gate basati sui transcriptor non costituiscono da soli un computer biologico, ne rappresentano il terzo e ultimo componente. L'anno passato Endy e il suo team hanno fatto notizia per aver fornito altri due componenti chiave di un "computer genetico completamente funzionante": l'archiviazione di dati digitali riscrivibili nel DNA e un meccanismo per trasmettere informazioni genetiche da cellula a cellula, creando una sorta di Internet biologico. Tutto questo contribuisce a creare un computer all'interno di una cellula vivente."La scelta dell'enzima è importante", ha affermato Bonnet. "Abbiamo selezionato attentamente enzimi che funzionano in batteri, funghi, piante e animali, in modo che i biocomputer possano essere realizzati all'interno di una varietà di organismi".
Sul lato tecnico, il transcriptor ha una somiglianza decisiva tra il transistor biologico e il suo cugino realizzato con materiale semiconduttore: l'amplificazione del segnale. Con i transcriptor, una variazione molto piccola nell'espressione dell'integrasi può creare un grande cambiamento nell'espressione di eventuali altri due geni.
Per capire l'importanza dell'amplificazione, considerate che il transistor è stato concepito come un modo per sostituire i tubi a vuoto (o valvole termoioniche) che erano costosi, inefficienti e inaffidabili nell'amplificazione di segnali telefonici per effettuare telefonate intercontinentali. I segnali elettrici che corrono lungo i fili diventano più deboli quanto più si spostano, ma se si mette un amplificatore di tanto in tanto, è possibile ritrasmettere il segnale su grande distanza. Lo stesso dovrebbe avvenire in sistemi biologici quando vengono trasmessi segnali tra un gruppo di cellule.