由合成DNA構成的生物電路有著極其廣泛和重要的醫(yī)學應用。盡管這項技術還處于早期階段，但這種方法已經(jīng)被用于制造診斷癌癥和識別內傷的測試，如創(chuàng)傷性腦損傷、失血性休克等。此外，合成的生物回路可以用來精確地將藥物輸送到細胞中，并根據(jù)需要提供特定的劑量。

生物回路的可能應用數(shù)量是巨大的，為它們確定適當?shù)幕瘜W反應所需的計算也是如此。但由于新改進的軟件程序，現(xiàn)在設計這些電路將更容易。最近發(fā)表在IEEE Design & Test上的一項研究對這一進展進行了描述。

南馬托格羅索聯(lián)邦大學（Universida de Federal de Mato Grosso do Sul，UFMS）計算機系兼職教授Renan Marks參與了這項研究。他的團隊最初創(chuàng)建了一個名為DNAr的軟件程序，研究人員可以用它來模擬各種化學反應，然后設計新的生物電路。在他們最近的工作中，他們?yōu)檫@個程序開發(fā)了一個軟件擴展，稱為DNAr-Logic，它允許科學家在高層次上描述他們想要的電路。該軟件對邏輯電路進行高級描述，并將其轉換為可以在DNA鏈中合成的化學反應網(wǎng)絡。

Marks表示，他的團隊的新軟件擴展的一個優(yōu)點是，它將使科學家們更加專注于電路的設計，而不是擔心化學連鎖反應的計算和細節(jié)。他們可以使用DNAr-Logic來設計和模擬（生物電路），而無需事先掌握化學知識，也無需手工編寫模擬其動態(tài)行為所需的數(shù)百個反應和微分方程 —— 該軟件將化學反應細節(jié)的負擔從科學家的肩上卸了下來。

他的團隊在一系列模擬中測試了新軟件?！敖Y果表明，邏輯電路可以完美地設計、模擬和測試，”Marks表示，并指出了他們能夠使用DNAr-Logic設計出一些能夠產(chǎn)生多達600種不同反應的合成生物電路。

然而，在醫(yī)學應用中充分實現(xiàn)這一技術仍然存在許多障礙。一個懸而未決的問題是，由松散的DNA鏈組成的生物回路可能會發(fā)生“泄漏反應”。這是指某些DNA鏈可能無意中與溶液中的其他DNA鏈發(fā)生反應，從而導致錯誤的“計算”。Marks承認，“盡管泄漏反應等問題仍需解決，合成生物電路有著巨大的潛力。這一新的研究領域開啟了無限的可能性，”他說。

同時，Marks還表示；“今后，我計劃繼續(xù)開發(fā)新的擴展，以擴展DNAr軟件的新功能，其他研究人員可以依賴這些新功能。此外，我還計劃使用DNAr作為一個框架，協(xié)助研究和開發(fā)基于算法的新電路，以幫助衛(wèi)生專業(yè)人員更快地診斷疾病，并在衛(wèi)生治療中更有效。”

編輯：jq