A szintetikus biológia egyik régi célja gén-megnyilvánulások digitális modellen alapuló gén-kapcsolásokkal történő irányítása. Digitális komputerek esetében logikai kapuk dolgozzál fel a bemenő jeleket, és az áramkörök csak akkor lépnek működésbe és generálnak például C kimenő jelet, ha az A és B bemenő jel szimultán jelen van.

Biotechnológusok többször próbálkoztak fehérjegének sejten belüli ki- és bekapcsolásán alapuló hasonló áramkörökkel. Az eddigi eredmények nem túl bíztatóak, mert ezek az áramkörök nem rugalmasak, csak nagyon egyszerű programozással működnek, egyszerre csak egy bemenő jelet tudnak (lassan) feldolgozni.

Bonyolultabb számítási feladatok sejten belüli megoldása kizárólag speciális feltételek mellett lehetséges, de az eredmények így is bizonytalanok, azaz ezek a sejtszámítógépek egyelőre megbízhatatlanok, és sajnos gyakran csődöt mondanak.

A digitális áramkörök másodpercenkénti többmilliárd utasítást képesek végrehajtani, a sejtek viszont maximum csak 100 ezer inputot dolgoznak fel. A rájuk épülő sejtszámítógépek viszont még meg sem közelítették az emberi sejt metabolikus számítási képességeit.

Egy új fejlesztéssel változhat a helyzet.

A Zürichi Svájci Szövetségi Technológiai Intézet (ETH Zürich) kutatói emberi sejtekbe integráltak a CRISPR-Cas9 genomszerkesztő rendszeren alapuló két processzormagot.

A processzor magja a Cas9 fehérje speciális változata, a bemenő jelek pedig RNS molekulák. A processzor annyi inputjelzést képes feldolgozni, amennyit óhajtunk. Az inputra adott válaszként a CPU szabályozza egy speciális gén megnyilvánulását, majd a gént fehérjévé alakítja.  

A fejlesztés szignifikáns előrelépés a hatékony és rugalmas bioszámítógépek felé vezető úton. A módszerrel két inputból és két outputból álló, méretezhető áramkörök programozhatók emberi sejtekben.

A sejtkomputer biológiai jelzéseket deríthet és dolgozhat fel az emberi testben, majd válaszolhat rájuk. A sejt két pontosan programozott CPU-val bemenő jelekként értelmez két különféle biomarkert.

A kutatók következő lépésben többmagos számítógép-szerkezetet akarnak sejtbe integrálni. Az új gép értelemszerűen még nagyobb számítási kapacitással fog rendelkezni, mint a mostani kétmagos szerkezet.