Вот пример работы из Гарварда на стыке мокрой биологии и сухой инженерии: живой электрический контур. Трехлетней давности статья, но за таким подходом будущее: cтроят упрощенную модель процесса, идущего в организме, но строят из живых элементов, вынося вовне биологическую функцию или механизм, с тем чтобы наблюдать их непосредственно, менять как вздумается, играть с параметрами.
Это уже изучение не свойств клеток, а того целого, что они образуют. Важно, что пределов усложнения таких моделей в принципе нет -- сейчас пускай органоиды, примитивные “мини-органы”, но технически их размер, разнообразие типов ткани, количество функций может расти в зависимости от целей исследователей. Из разных органоидов при желании складывается организмоид, у него появляется поведение, память -- и вот уже встает вопрос, имеете ли вы право над ним измываться.
Возвращаясь к экспериментам из Гарварда. Эмбриональные клетки почек научили электрической активности -- ввели белки-каналы, пропускающие ионы через мембрану. Засеяли клетки на подложку в форме кольца. Затем научили их чувствовать свет, аналогично введя белки-каналы. И, наконец, научили их флуоресцировать в момент электрического возбуждения.
В результате, при помощи генной инженерии авторы получили клеточный осциллятор, который контролируется оптически. Посветив на клетки, вы их включаете. И наблюдаете невооруженным глазом в реальном времени, как они когерентно возбуждаются. На видео электрическая волна циркулирует по культуре клеток -- поскольку клетки выращены кольцом, то волна не затухая бегает по кругу.
В экспериментах волны ходили непрерывно до двух часов, совершая несколько циклов в секунду. Изначально исследования затеяны для изучения сердечной аритмии на простых живых моделях. Но, учитывая, что волну можно пускать в обоих направлениях «туда и обратно», культура клеток может служить элементом памяти, имитируя логический бит.
Один из авторов статьи вполне позволяет себе пофантазировать: «Комбинируя паттерны роста клеток и паттерны экспрессии ионных каналов, мы думаем, что сможем создать диоды, усилители и другие простые логические элементы».
journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.6.031001
physics.aps.org/articles/v9/75