تا به امروز چنان پیش‌بینی‌پذیریِ قوی امکان‌پذیر نبوده است. این پیش‌بینی‌ناپذیری تاحدودی به علت اثرات بازخوردی است که با وارد ساختن مولفه‌های چندگانه‌ی چنان مدار زیستی بوجود می‌آید. مشکلات از آن‌جا ناشی می‌شوند که برخلاف مدارهای الکترونیکی که در آن یک مولفه به شکل فیزیکی بواسطه‌ی سیم‌ها به مولفه‌های دیگر متصل می‌شود تا از جریان همیشگی اطلاعات در یک جهت خاص اطمینان حاصل شود٬ اما مدارهای زیستی از مولفه‌هایی تشکیل شده‌اند که همگی حول و حوش هم و در محیط سیالِ پیچیده‌ای که در بخش داخلی سلول وجود دارد٬ معلق‌اند.

جریان اطلاعات توسط اندرکنش‌های شیماییِ تک‌تک مولفه‌ها به پیش رانده می‌شود که به شکل ایده‌آل تنها مولفه‌های خاص را بایستی تحت تاثیر قرار ‌دهد. اما در عمل تلاش برای ساخت چنان ارتباط و پیوندِ زیستی٬ نتایجی را به دست داده که متفاوت از پیش‌بینی‌هاست.

به گفته‌ی دل ویکیو: «اگر مدار را سرهم کرده و انتظار پاسخ X را داشته باشید و به جای آن پاسخ Y را دریافت کنید٬ بسیار مشکل‌ساز خواهد بود».

قطعه‌ای که این تیم پژوهشی برای غالب آمدن بر این مشکل تولید کرده‌اند یک درایور بار (load driver) نامیده می‌شود و اثر آن شبیه درایورهای باری است که در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود: قطعه‌ای که نوعی میان‌گیر را مابین سیگنال و خروجی فراهم می‌کند. این میان‌گیر از اثراتِ سیگنال‌دهی ناشی از پشتیبان‌گیری از سیستم و ایجاد تاخیرهای زمانی در خروجی‌ها جلوگیری می‌کند.

هرچند این یک پژوهش آنقدر مقدماتی است که سال‌های زیادی برای رسیدن به کاربرد اقتصادی راه دارد اما به گفته پژوهش‌گران  می‌تواند انواع مختلفی از کاربردها را به خود اختصاص دهد. برای مثال این قطعه می‌تواند به مدارهای زیستی سنتزشده بیانجامد که سطح گلوکز خون را در بیمارانی که از دیابت رنج می‌برند اندازه گرفته و به شکل خودکار مقدار انسولین موردنیاز را در خون رهاسازی کند.

به گفته‌ی دل ویکیو٬ افزودن این درایور بار به مولفه‌های موجود که در طراحی چنان مدارهای زیستی بکار می‌رود٬ «پیچیدگی‌ِ این مدارها را تشدید می‌کند» هرچند کاربردهای جدیدی را پیش‌رو قرار می‌دهد٬ اطمینان از عملکرد آن‌ها «قدرتمند و قابل پیش‌بینی» است.

جیمز کولینز (James Collins) استاد مهندسی بیوپزشکی در دانشگاه بوستون که در این پژوهش سهمی نداشته است می‌گوید: «تلاش‌هایی که در زیست‌شناسیِ سنتز برای ایجاد مدارهای ژنی پیچیده صورت می‌گیرد اغلب به واسطه‌ی اندرکنش‌های غیرمنتظره یا غیرمشخصی که مابین زیربخش‌های چنان مدارهایی اتفاق می‌افتد با مشکل مواجه می‌شوند. این اندرکنش‌ها مشخصه‌های ورودی-خروجی زیربخش‌ها را تحت تاثیر قرار داده و به رفتار نامطلوبی از مدار می‌انجامد.»

اما اکنون به بیان کولین٬ «دل ویکیو و وایس پیشرفت مهمی را در این زمینه با ایجاد قطعه‌ای ژنتیکی به انجام رسانده‌اند که تصحیحی بر چنان اندرکنش‌هایی به حساب آمده و منجر به رفتار قابل پیش‌بینی‌تری می‌شود.»

این پژوهش از سوی بورسیه پژوهشی انرژی Eni-MIT٬ بنیاد ملی علوم٬ اداره‌ی پژوهش ارتش ایالات متحده٬ دفتر پژوهش‌های علمی نیروی هوایی ایالات متحده و موسسه‌ی ملی بهداشت حمایت شده است.        

منبع: