近些年來研究人員在設(shè)計和創(chuàng)造生物回路方面取得了*的進(jìn)展。生物回路和電子回路一樣，能夠結(jié)合一系列不同的輸入以產(chǎn)生特定的輸出。然而，雖然這樣的生物回路里的單個組件可以有和可預(yù)測的反應(yīng)，但當(dāng)將這些組件元素相結(jié)合時，產(chǎn)生的結(jié)果就不那么好預(yù)測了。

研究人員在設(shè)計和創(chuàng)造生物回路方面取得了*的進(jìn)展

研究人員小組提出了一種*減少不確定性的方法，他們引入了一種可以zui終實現(xiàn)對生物回路進(jìn)行可靠預(yù)測，就像對單個組件進(jìn)行預(yù)測一樣的設(shè)備。這樣的合成生物回路將有很多潛在的用途，我們目前正在研究的其中一項用途便是生物傳感——可以檢測環(huán)境里特定分子并做出回應(yīng)產(chǎn)生特定輸出的細(xì)胞。一個具體的例子便是，細(xì)胞可以檢測暗示癌細(xì)胞存在的標(biāo)記，然后引發(fā)釋放殺死這些細(xì)胞的分子。

這樣的生物回路能夠的區(qū)別癌癥細(xì)胞和非癌癥細(xì)胞是非常重要的，目的是避免它們“傷及無辜"，威斯解釋道。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，在細(xì)胞內(nèi)利用生物元素產(chǎn)生可靠的信息處理回路變得“極其至關(guān)重要"。

到目前為止，這種具有可靠預(yù)測性的生物回路還無法實現(xiàn)，部分原因是當(dāng)引入多個生物回路階段時所產(chǎn)生的反饋效應(yīng)。在電子回路里，當(dāng)一個組件通過電線與另一個組件相連通時，信息總是朝一個特定方向流通，但生物回路有所不同，它的組件是在細(xì)胞內(nèi)部非常復(fù)雜的液體環(huán)境里隨意漂浮的。

信息流是由單個組件之間的化學(xué)反應(yīng)所驅(qū)動的，理想情況是這種反應(yīng)只會影響特定組件。但在現(xiàn)實情況里，試圖創(chuàng)造這樣的生物連接總會產(chǎn)生與預(yù)期不符的其它結(jié)果。

雖然這一研究仍處于早期階段，它可能還需要數(shù)年時間才能實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，但這一概念或可能產(chǎn)生廣泛的應(yīng)用。例如，它可以促進(jìn)研發(fā)某種持續(xù)測量糖尿病患者血液里葡萄糖含量的合成生物回路，在需要的時候自動引發(fā)釋放胰島素。

設(shè)計生物回路里額外引入加載驅(qū)動“可以逐步增強設(shè)計的回路的復(fù)雜性"，從而在確保操縱是“可靠和可預(yù)測的前提下"，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域在合成生物學(xué)里試圖創(chuàng)造復(fù)雜的基因回路往往會受到無法預(yù)期或回路子模塊之間無法定義的相互作用的阻礙。這些相互作用會改變子模塊的輸入-輸出特性，從而導(dǎo)致不合需要的回路特性。