細胞變身微處理器：以色列科學家開發「RNA 剪接」技術，讓生物細胞像軟體一樣可編程
編輯核心觀點
- ✦希伯來大學研究團隊利用 RNA 反式剪接技術，成功讓人類細胞執行如同電腦處理器的複雜運算。
- ✦這項新方法能以更少的遺傳指令完成生物訊號處理，解決了傳統基因電路隨複雜度增加而失效的問題。
- ✦研究人員已成功在細胞內建構加法器與多工器，未來有望透過精準的生物編程，實現針對疾病標記自動釋放藥物的療法。
以色列希伯來大學（Hebrew University）的研究團隊在《自然通訊》（Nature Communications）期刊發表了一項突破性研究，展示了人類細胞如何被改造成具備運算能力的「生物處理器」。這項技術由博士生 Keren Roas 與 Lior Nissim 博士共同開發，透過人工基因系統，讓細胞能像電腦晶片一樣，同時處理多項生物訊號。
突破傳統基因電路的限制
傳統的基因電路運作方式如同層層堆疊的建築，每增加一項指令，就必須增加一層內部運算來確保正確性。然而，隨著系統複雜度提升，其效能與可靠性往往會迅速下降。為了克服此限制，研究團隊採用了一種稱為「RNA 反式剪接（RNA trans-splicing）」的自然機制，將細胞內分離的遺傳訊息重新串聯，並結合人工設計的調節元件，建構出類似生物處理器的分子工具。
我們的全新方法讓細胞能以遠少於以往的計算量與遺傳構件來執行複雜程式，這使得開發更先進的生物程式成為可能，且不會犧牲功能準確性或一致性。—— Lior Nissim 博士
細胞運算的實際應用與安全性
研究團隊透過兩項實驗驗證了該系統的運算能力：
1. 生物加法器（Full adder）：一個能進行簡單二進位數學運算的 3 位元裝置。
2. 生物多工器（Multiplexer）：能從多個選項中選擇單一訊號並進行傳遞的元件。
研究人員利用螢光蛋白的不同顏色，即時追蹤訊號在工程細胞內的流動路徑。
此外，該系統內建了一項安全機制，當細胞偵測到內部出現無效或過載的遺傳配置時，會發出特定的警告訊號。在實際應用演示中，研究人員將細胞編程為產生「介白素-15（Interleukin-15）」，這是一種能有效活化抗癌免疫細胞的免疫蛋白質。理論上，這類細胞未來能同時監測多種疾病標記，僅在必要時才釋放治療藥物，從而達成精準治療，並減少對周邊健康組織的損害。
雖然這項技術透過降低細胞決策所需的遺傳物質與能量，建立了一套靈活的工具組，但該方法能否從實驗室環境可靠地擴展至臨床治療，目前仍有待進一步驗證。
