研究人员利用基于逻辑门的决策构建控制基因的电路

研究人员将指导酶的向导RNA改造成能够响应各种信号控制网络的智能RNA。浦项科技大学生命科学系的金钟民教授和博士生姜汉索尔和朴东元组成的研究小组开发了一种多信号处理向导RNA。

这种向导RNA可以通过编程来合理地调节基因表达。他们的研究成果发表在《核酸研究》杂志上。

CRISPR/Cas 系统通常被称为“基因剪刀”，是一种能够编辑基因序列以添加或删除生物功能的技术。该技术的核心是一种引导 RNA，它指导酶在特定位置编辑基因序列，可用于治疗遗传疾病和转基因作物等多个领域。

虽然 RNA 工程的进步促进了对响应生物信号的引导 RNA 的研究，但实现对基因网络响应多种信号的精确控制仍然具有挑战性。

在这项研究中，该团队将 CRISPR/Cas 系统与生物计算相结合，以克服这些限制。生物计算是一种连接电子电路等生物元件来编程细胞和生物体活动的技术。

研究人员实现了一个能够根据输入进行决策的引导 RNA 基因电路，类似于布尔逻辑门，这是数字化信号操作中输入输出关系的基本表示之一。

研究团队成功控制了大肠杆菌代谢和细胞分裂中的关键基因，展示了组合多个逻辑门来处理各种信号和复杂输入的能力。他们利用该电路在适当的水平上控制细胞形态和代谢流。

这项研究意义重大，因为它整合了现有的系统和技术，可以精确控制基因网络，从而实现生物体内对各种信号的处理、整合和响应。这超越了向导 RNA 仅仅将酶引导到特定位置的作用。

浦项科技大学的金钟民教授表示：“这项研究可以实现基于与疾病有关的复杂基因回路中的生物信号的基因疗法的精确设计。RNA分子工程简化了基于软件的结构设计，这将大大促进癌症、遗传疾病、代谢疾病等个性化治疗的发展。”

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