Forskere vil programmere cellerne i kroppen

Internet of Bio-NanoThings har potentiale til at skabe gennembrud inden for blandt andet sygdomsbekæmpelse.

Ny forskning arbejder på at kunne ændre på celler i menneskets krop, så de kan andet eller mere end før. (Foto: ho © Scanpix)

Internet of Things-revolutionen er i fuld gang og lader os sætte computere og digital intelligens ind i alt omkring os, fra lygtepæle til køleskabe.

Det gør vores omgivelser smartere, fordi computerne hele tiden overvåger eksempelvis trafiksituationen, temperatur eller luftforurening og uden vores indblanding regulerer digitale systemer i forhold til omstændighederne.

Forskningsfeltet Internet of Bio-NanoThings (IoBNT) arbejder på at gøre det samme, men vil erstatte computerne med de celler som alle levende organismer består af.

Kroppen vil kunne mere end den plejer

Ved at ændre på en celle der allerede findes i kroppen, eller som tilføres udefra - for eksempel i form af bakterier - kan man ændre på den menneskelige organismes evner.

- Der kommer ekstra information ind i cellens DNA, så den kan mere eller noget andet, end den plejer. Det princip kan for eksempel bruges til at lave medicin, som kan kurere sygdomme eller booste vores immunsystem, fortæller Jan Madsen, professor ved Institut for Matematik og Computer Science på DTU COMPUTE.

Og det at omprogrammere en enkelt celle er blot starten. Mulighederne vokser betragteligt og kompleksiteten ligeså, når omprogrammerede celler begynder at kommunikere med hinanden og dermed skaber det netværk, der altså har fået det mundrette navn Internet of Bio-NanoThings.

Vi skal programmere celler, som vi programmerer en computer

Når man kan få omprogrammerede celler til at kommunikere med hinanden, skabes et aktivt samspil mellem celler i kroppen.

- Det kan være celler der cirkulerer i kroppen med det formål at finde og tilintetgøre syge celler som for eksempel kræftceller. Når de har fundet disse celler kan de ”tilkalde” flere til at kæmpe eller de kan sende information til os om at vi er syge via en implanteret klassisk elektrisk computer.

Denne slags overvågning og kontrol minder meget om mere klassiske Internet of Things-systemer, som vi kender dem fra de tiltagende smarte storbyer. Bortset fra, selvfølgelig, at det ikke er trafiksituationen der måles på, men kroppen.

Målet med forskningen i Internet of Bio-NanoThings er at kunne programmere cellerne på samme måde, som mange computerprogrammer i dag laves. Det kaldes højniveau-programmering og betyder, at man kan give instrukser i et sprog, der ikke ligger alt for fjernt fra vores eget.

Hvis det lykkes, vil man kunne lave en slags regler for cellerne: Hvis A sker, så udfør B. Hvis C og ikke-D sker, så udfør E og så videre. Når det ønskede regelsæt er opstillet, bliver det oversat til en DNA-sekvens, der kan indsættes i cellen.

Et hav af udfordringer

Forskning med potentiale til at ændre cellers sammensætning kommer naturligvis med en række både tekniske og etiske udfordringer samt en lang tidshorisont.

Internet of Bio-NanoThings bliver med andre ord ikke en del af vores hverdag i løbet af de næste fem år. Før forskningen kan anvendes i samfundet, må vi forstå biologien godt nok til at kunne forudsige resultatet.

- Biologerne, der arbejder inden for feltet, foretager enormt mange eksperimenter, før de får det ønskede resultat. Ingeniørerne bruger modeller, der kan forudsige et resultat. Vi skal gå fra biologernes verden til ingeniørernes på dette felt, og det tager tid, siger Jan Madsen.

Eksperimenterne og modellerne er særligt komplekse, fordi man har at gøre med biologisk materiale, der hele tiden ændrer sig. Det er nødvendigt at sikre sig, at omprogrammeringen ikke fører noget utilsigtet med sig, som for eksempel at en celle der skal finde og tilintetgøre syge celler muterer, så den begynder at tilintetgøre raske celler.

Selv om emnet er komplekst, og forskningen har lange udsigter, er det imidlertid vigtigt, at alle deltager i debatten, mener Jan Madsen.

- Der er i øjeblikket flere teknologier, som kan påvirke og ændre betingelserne i vores samfund radikalt. Det rejser en lang række etiske spørgsmål, og dem skal vi forholde os til. Det er ikke nok at vente og se, hvad der sker. Både politikere, forskningsverden og Hr. og Fru Jensen skal deltage i debatten, for det er meget vigtigt, at vi får en bred og saglig debat, så vi ikke ender med at frygte ny teknologi, men at udnytte den til gavn for samfundet, mener Jan Madsen.

Jan Madsen holder foredrag på den gratis konference SummIT 2017 (billetter er pt. udsolgt, men du kan skrive dig på venteliste på hjemmesiden), og igen til High Tech Summit 2017 på DTU.