治療的發(fā)動(dòng)機(jī)概述(編輯修改稿)
2024-07-26 03:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 置的幫助下）將能修復(fù)整個(gè)器官。通過修復(fù)器官，它們就可以恢復(fù)人體的健康。因?yàn)榉肿訖C(jī)器將能從混沌中建造分子和細(xì)胞，因而它們也能修復(fù)死亡的細(xì)胞。因此，細(xì)胞修復(fù)機(jī)器將帶來本質(zhì)的突破：它們將淘汰藥物，把健康建立在自修復(fù)的基礎(chǔ)上?！ ∫蜗蠡粋€(gè)先進(jìn)的細(xì)胞修復(fù)機(jī)器，我們可以想象它——和一個(gè)細(xì)胞——把它們放大到每個(gè)原子都象可見的小珠子那么大。在這個(gè)尺度上，修復(fù)機(jī)器的最小的工具尖端大概和你的手指頭差不多大，一個(gè)中等尺寸的蛋白質(zhì)，例如血色素，和打字機(jī)差不多大，而核糖體的大小則象臺(tái)洗衣機(jī)。一個(gè)簡單的帶有簡單計(jì)算機(jī)的修復(fù)機(jī)器尺寸和一輛小卡車差不多，加上許多蛋白質(zhì)大小的傳感器、幾個(gè)核糖體大小的操縱機(jī)器、以及為存儲(chǔ)器和動(dòng)作提供能量的供應(yīng)裝置，整個(gè)體積相當(dāng)于底邊長10米左右，三層樓高的房子大小。從原子水平上來看，這臺(tái)修復(fù)機(jī)器可以做很復(fù)雜的事情?！ 〉沁@臺(tái)修復(fù)機(jī)器并不是單獨(dú)工作的，它象它的很多兄弟一樣，通過胳膊那么粗的機(jī)械數(shù)據(jù)聯(lián)線連接到一臺(tái)大的計(jì)算機(jī)上。在這個(gè)尺度上，一臺(tái)擁有巨大內(nèi)存的立體計(jì)算機(jī)有30層樓高，底面積和足球場差不多大。修復(fù)機(jī)器把信息傳給它，它返回動(dòng)作指令，看起來這么大的物體實(shí)際上還很?。涸谶@個(gè)尺度上看，一個(gè)細(xì)胞的直徑有一公里，比大計(jì)算機(jī)大1000倍，或者比簡單修復(fù)機(jī)器大100萬倍。細(xì)胞是巨大的?！ ∵@樣的機(jī)器能做修復(fù)細(xì)胞的工作嗎？現(xiàn)存的分子機(jī)器證明了具有穿過組織，進(jìn)入細(xì)胞，識(shí)別分子結(jié)構(gòu)等等的能力，但是其它的一些需求也是重要的。修復(fù)機(jī)器工作得夠快嗎?如果夠快，它們會(huì)放出很多熱量使病人發(fā)熱嗎？ 最大規(guī)模的修復(fù)也不會(huì)比從混沌中建造細(xì)胞花更多的力氣。而細(xì)胞中工作的分子機(jī)器建造細(xì)胞的時(shí)間從幾分鐘（細(xì)菌）到幾小時(shí)（哺乳動(dòng)物）。這說明修復(fù)機(jī)器也能用合理的時(shí)間做大量的工作——至多幾天或幾星期。細(xì)胞中有很多冗余，即使大腦細(xì)胞中有10%的廢物，也能正常工作。 為修復(fù)機(jī)器提供能量是簡單的：細(xì)胞中自然含有的化學(xué)物質(zhì)就可以為納米機(jī)械供能。大自然也顯示了修復(fù)機(jī)器可以被冷卻：你體內(nèi)的細(xì)胞每天都在穩(wěn)定地更新，而且小動(dòng)物長得很快卻不用冷卻自己。在相同水平上控制修復(fù)機(jī)器產(chǎn)生的熱量是不需要出汗的——或至少不需要出很多汗，如果出一星期的汗是為健康所必須付出的代價(jià)的話。 所有這些修復(fù)機(jī)器和現(xiàn)存生物機(jī)器的比較提出了一個(gè)問題，修復(fù)機(jī)器是否能改善自然？DNA修復(fù)提供了清楚的證明?！ ∠笠粋€(gè)不識(shí)字的“書籍修復(fù)機(jī)”可以修復(fù)損壞的書頁一樣，細(xì)胞中的修復(fù)酶能識(shí)別和修復(fù)DNA的缺損。而糾正拼寫錯(cuò)誤（或突變），就需要有讀的能力。自然中缺乏這樣的修復(fù)機(jī)器，但是它們也很容易被造出來。想象有三個(gè)同樣的DNA分子，每個(gè)都相同，就是說有相同的核苷酸單元排列順序，現(xiàn)在想象每條鏈都有變異改變了不同地方的核苷酸單元，每條鏈看起來似乎還是正常的，但是修復(fù)機(jī)器將可以將它們互相比較找出差別來，一次一段，當(dāng)發(fā)現(xiàn)核苷酸單元不相同時(shí)，就改變那個(gè)和另外兩個(gè)片斷不相同的片斷，直到所有片斷都互相一致為止。這樣就可以修復(fù)損壞的地方了?！ ∈褂眠@種方法當(dāng)兩條鏈在同一處出錯(cuò)時(shí)就會(huì)有問題，想象三個(gè)人類細(xì)胞中的DNA都被嚴(yán)重?fù)p壞了——在數(shù)千次的突變后，每個(gè)細(xì)胞中的DNA中每百萬的核苷酸就有一個(gè)被改變了，我們的三鏈糾正機(jī)制出錯(cuò)的幾率就是1012分之一，而如果同時(shí)比較五條鏈，幾率就是1018分之一等等，以此類推。一個(gè)能比較很多條鏈的裝置可以使這種方法的出錯(cuò)幾率降到接近于零。 在實(shí)踐中，修復(fù)機(jī)器將比較數(shù)個(gè)細(xì)胞中的DNA，得到正確的復(fù)制品，并用這條標(biāo)準(zhǔn)鏈來校對(duì)和修復(fù)組織中的DNA。通過比較，修復(fù)機(jī)器將極大地改進(jìn)自然中存在的修復(fù)酶?！ ∑渌N類的修復(fù)需要關(guān)于健康細(xì)胞和被特定損壞的細(xì)胞的特定信息?？贵w通過接觸來識(shí)別蛋白質(zhì)，正確選擇適當(dāng)?shù)目贵w就可以區(qū)別任何兩種蛋白質(zhì)的不同形狀和表面特性。修復(fù)機(jī)器也將通過同樣方法識(shí)別分子。通過合適的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫，它們將可以通過讀取蛋白質(zhì)的氨基酸序列來識(shí)別蛋白質(zhì)。 考慮一個(gè)復(fù)雜的和能干的修復(fù)系統(tǒng)，體積有2立方微米——大約是一個(gè)典型細(xì)胞體積的2/1000——將能足夠放下一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它可以： 通過檢測一段短的氨基酸序列就可以快速識(shí)別數(shù)十萬種人類蛋白質(zhì)。 識(shí)別細(xì)胞中的所有其它復(fù)雜分子?！ ∮涗浖?xì)胞中每個(gè)大分子的類型和位置?！ ∶總€(gè)小的修復(fù)機(jī)器（細(xì)胞中有上千個(gè)）將含有一臺(tái)簡單計(jì)算機(jī)。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以在酶改變分子鍵的時(shí)間內(nèi)運(yùn)算一千次，這速度看來是足夠的。因?yàn)槊颗_(tái)計(jì)算機(jī)都可以和一臺(tái)大計(jì)算機(jī)通信來存取中央數(shù)據(jù)庫，所以內(nèi)存也是夠用的。修復(fù)機(jī)器將同時(shí)擁有它們需要的機(jī)械手和控制它們的“大腦”。 這樣的組合將超量（過分？）解決許多健康問題。例如，僅僅可識(shí)別和摧毀特定種類的細(xì)胞的裝置，將能治愈癌癥。在每個(gè)細(xì)胞中放置計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)很象用鏈鋸把黃油切成片，而有鏈鋸意味著可以切開更硬的黃油。如果要描述醫(yī)學(xué)可能性的限制的話，多說一點(diǎn)總比少說要好?！ ∫恍┲委煛 〖{米機(jī)器在醫(yī)學(xué)中的最簡單的應(yīng)用不是修復(fù)而是有選擇的摧毀。癌癥就是一個(gè)例子，傳染性疾病是另外一個(gè)。目的是明確的：最終要能識(shí)別和摧毀危險(xiǎn)的復(fù)制機(jī)，不管是細(xì)菌，癌細(xì)胞，病毒，還是寄生蟲。相似地，動(dòng)脈血管壁的非正常生長和堆積導(dǎo)致了心臟疾病，能識(shí)別，打碎，并排除它們的機(jī)器可以使動(dòng)脈血管干凈，血液流通順暢。選擇性摧毀也可以治愈象包疹這類病毒把自己的基因嫁接到宿主細(xì)胞DNA上的疾病。修復(fù)機(jī)器可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，去掉病毒寫下的“代碼”段?！ ⌒迯?fù)被損壞的，錯(cuò)誤連接的分子也可以用更直接的方法。面對(duì)一個(gè)被損壞的，錯(cuò)誤連接的蛋白質(zhì)，細(xì)胞修復(fù)機(jī)器首先通過檢驗(yàn)氨基酸短鏈來識(shí)別它，然后從數(shù)據(jù)庫中讀取正確的結(jié)構(gòu)信息，納米機(jī)器比較蛋白質(zhì)和它的結(jié)構(gòu)藍(lán)圖，一次一個(gè)氨基酸。和校對(duì)者發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤拼寫和亂碼一樣，它可以發(fā)現(xiàn)任何氨基酸和排列的錯(cuò)誤。通過糾正錯(cuò)誤，它就可以把蛋白質(zhì)修好，使它們可以重新去完成自己的工作。 修復(fù)機(jī)器也可以幫助康復(fù)。在心臟手術(shù)后，疤
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