研究人员在活细胞中进行DNA计算

来自北卡罗来纳州立大学的化学家在人类细胞内进行了基于DNA的逻辑栅操作。该研究可以铺平在活细胞中更复杂的计算，以及新的疾病检测和治疗方法。

逻辑门是计算机“计算”的手段，因为它们的集合以不同的方式组合以使计算机能够最终执行类似添加或减法的任务。在DNA计算中，通过组合不同的DNA链，而不是一系列晶体管来产生这些栅极。然而，迄今为止的DNA计算事件通常在试管中进行，而不是在活细胞中进行。

NC州化学家Alex Doiters和研究生詹姆斯血管希望了解基于DNA的逻辑门可以检测人体细胞中特定microRNA的存在。研究人员利用了一种被称为“和”栅极的DNA的逻辑栅极，该浇口被设计为响应两种特异性微大RORNA的存在 - 称为miRNA-21和miRNA-122。

正如计算机操作利用不同的输入以创建特定的输出，只有当MiRNA-21和MiRNA-122“输入”中存在于细胞中时，才能激活研究人员的DNA的布尔逻辑门。如果存在，则栅极通过释放荧光分子产生“输出”。

德伊斯人认为，使用这些逻辑门可能会导致人类疾病，尤其是癌症的更准确的测试和治疗方法。

“我们在该逻辑门设计中使用的荧光分子可用作识别癌细胞的标记，”他说。“或者，代替将栅极引导在特定微大稻草存在下释放荧光分子，我们可以附着释放治疗疾病本身的治疗剂。”

他们的结果出现在美国化学学会杂志。该研究部分由美国化学学会和美国癌症协会提供资金。

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编辑的注释：纸上的摘要跟随。

“哺乳动物细胞中的DNA计算：MicroRNA逻辑操作”

作者：詹姆斯血管和亚历山大德伊斯，北卡罗来纳州立大学
发表：美国化学学会杂志

抽象的：
DNA计算可以利用逻辑门作为模块，以产生具有生物输入的分子计。识别通过链杂交激活计算级联的核酸输入的模块化电路以产生受控输出。这允许构造可以与蜂窝环境接口的合成电路。我们已经设计了寡核苷酸和栅极，以响应活哺乳动物细胞中的特定microRNA（miRNA）输入。为内源miR-21和miR-122的细胞特异性鉴定合成了单次和双传感的MiRNA的计算装置。用miRNA表达调节剂观察到逻辑栅极响应，表现出miRNA谱的分子识别变化。在细胞环境中具有功能性的核酸逻辑门，识别内源性输入显着扩展DNA计算的可能性，以监测图像，图像和响应特定于细胞的标记。