أتمتة تصميم الدوائر الجينية

يمكن إجراء الحساب داخل الخلايا الحية بواسطة دوائر مشفرة وراثياً تعالج المعلومات الحسية وتتحكم في الوظائف البيولوجية. بناء هذه الدوائر يتطلب وقتاً طويلاً، حيث يتم تجميع الأجزاء يدوياً وتحقيق توازن تعبير المنظمات. نصف بيئة تصميم تُدعى Cello، حيث يكتب المستخدم كود Verilog يتم تحويله تلقائياً إلى تسلسل DNA. تبني الخوارزميات مخطط الدائرة، وتُعيّن وتربط البوابات، وتحاكي الأداء. يتطلب التصميم الموثوق للدوائر عزل البوابات عن السياق الجيني لكي تعمل بشكل متطابق عند استخدامها في دوائر مختلفة. استخدمنا Cello لتصميم 60 دائرة لبكتيريا Escherichia coli (880,000 زوج قاعدة من الـ DNA)، حيث تم بناء كل تسلسل DNA كما تنبأت به البرمجيات دون ضبط إضافي. من بين هذه، أدت 45 دائرة وظيفتها بشكل صحيح في كل حالة إخراج (حتى 10 منظمات و55 جزء)، وعبر كل الدوائر كان 92٪ من حالات الإخراج تعمل كما هو متوقع. تبسط أتمتة التصميم إدماج الدوائر الجينية في مشاريع التكنولوجيا الحيوية التي تتطلب اتخاذ القرارات والتحكم والاستشعار والتنظيم المكاني.