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Un langage de programmation pour les cellules vivantes

La nouvelle langue permet aux chercheurs de concevoir de nouveaux circuits biologiques.

Les ingénieurs biologiques du MIT ont créé un langage de programmation qui leur permet de créer rapidement des circuits complexes, l’ADN codé qui donnent de nouvelles fonctions pour les cellules vivantes.

En utilisant ce langage, tout le monde peut écrire un programme pour la fonction qu’ils veulent, tels que la détection et la réponse à certaines conditions environnementales. Ils peuvent alors générer une séquence d’ADN qui va l’atteindre.

« C’est littéralement un langage de programmation pour les bactéries », explique Christopher Voigt, un professeur du MIT en génie biologique. « Vous utilisez un langage basé sur le texte, tout comme pour la programmation d’un ordinateur. Ensuite, vous prenez ce texte et vous compilez et il se transforme en une séquence d’ADN que vous mettez dans la cellule, et le circuit fonctionne à l’intérieur de la cellule. »

Voigt et ses collègues de l’Université de Boston et du National Institute of Standards and Technology ont utilisé cette langue, qu’ils décrivent dans le numéro April 1 issue of Science, pour construire des circuits qui permettent de détecter jusqu’à trois entrées et d’y répondre de différentes manières. Les futures applications pour ce type de programmation comprennent la conception de cellules bactériennes qui peuvent produire un médicament contre le cancer quand ils détectent une tumeur, ou la création de cellules de levure qui peuvent mettre fin à leur propre processus de fermentation si trop de sous-produits toxiques s’accumulent.

Les chercheurs prévoient de rendre l’interface de conception de l’utilisateur disponible sur le Web.

Les utilisateurs du nouveau langage de programmation, n’ont besoin d’aucune connaissance particulière en génie génétique.

« Vous pourriez être complètement naïf quant à la façon dont tout ça fonctionne. Voilà ce qui est vraiment différent « , dit Voigt. « Vous pourriez être un lycéen et aller sur le serveur Web et tapez sur le programme que vous voulez, et il envoie de nouveau la séquence d’ADN. »

La langue est basée sur Verilog, qui est couramment utilisé pour programmer les puces informatiques. Pour créer une version de la langue qui fonctionnerait pour les cellules, les chercheurs ont conçu des éléments tels que des portes logiques et des capteurs qui peuvent être codés dans l’ADN d’une cellule bactérienne. Les capteurs peuvent détecter des composés différents, tels que l’oxygène ou du glucose, ainsi que la lumière, la température, l’acidité, et d’autres conditions environnementales. Les utilisateurs peuvent également ajouter leurs propres capteurs. « Il est très personnalisable,  » dit Voigt.

Le plus grand défi, dit-il, était la conception des 14 portes logiques utilisées dans les circuits de sorte qu’elles ne soient pas interféré les unes avec les autres une fois placé dans l’environnement complexe d’une cellule vivante.

Dans la version actuelle du langage de programmation, ces éléments génétiques sont optimisés pour E. coli, mais les chercheurs travaillent sur ​​l’expansion de la langue pour les autres souches de bactéries, y compris les Bacteroides, couramment trouvé dans l’intestin humain, et les Pseudomonas, qui vivent souvent dans les racines des plantes, ainsi que la levure Saccharomyces cerevisiae. Cela permettrait aux utilisateurs d’écrire un seul programme, puis le compiler pour les différents organismes pour obtenir la séquence d’ADN pour chacun d’eux.

Un autre avantage de cette technique est sa vitesse. Jusqu’à présent, « il fallait des années pour construire ces types de circuits. Maintenant, vous appuyez simplement sur le bouton et vous obtenez immédiatement une séquence ADN pour le tester « .

MIT News

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