Automatización del diseño de circuitos genéticos

El cálculo puede realizarse en células vivas mediante circuitos codificados en ADN que procesan información sensorial y controlan funciones biológicas. Su construcción es laboriosa, requiriendo el ensamblaje manual de partes y el equilibrio en la expresión de reguladores. Describimos un entorno de diseño, Cello, en el que un usuario escribe código Verilog que se transforma automáticamente en una secuencia de ADN. Los algoritmos construyen un diagrama de circuito, asignan y conectan compuertas, y simulan el rendimiento. El diseño confiable de circuitos requiere el aislamiento de las compuertas del contexto genético, para que funcionen de manera idéntica al usarse en diferentes circuitos. Usamos Cello para diseñar 60 circuitos para Escherichia coli (880,000 pares de bases de ADN), para los cuales cada secuencia de ADN fue construida según lo predicho por el software sin ajustes adicionales. De estos, 45 circuitos funcionaron correctamente en todos los estados de salida (hasta 10 reguladores y 55 partes), y en todos los circuitos el 92 % de los estados de salida funcionaron como se predijo. La automatización del diseño simplifica la incorporación de circuitos genéticos en proyectos biotecnológicos que requieren toma de decisiones, control, detección u organización espacial.