Automatisation de la conception des circuits génétiques

Le calcul peut être effectué dans les cellules vivantes par des circuits codés par l’ADN qui traitent l’information sensorielle et contrôlent les fonctions biologiques. Leur construction est chronophage, nécessitant l’assemblage manuel des composants et l’équilibrage de l'expression des régulateurs. Nous décrivons un environnement de conception, Cello, dans lequel un utilisateur écrit un code Verilog qui est automatiquement transformé en une séquence d’ADN. Des algorithmes construisent un schéma de circuit, assignent et connectent les portes, et simulent les performances. Une conception fiable des circuits exige l’isolation des portes du contexte génétique, de sorte qu’elles fonctionnent de manière identique lorsqu’elles sont utilisées dans différents circuits. Nous avons utilisé Cello pour concevoir 60 circuits pour Escherichia coli (880 000 paires de bases d’ADN), pour lesquels chaque séquence d’ADN a été construite comme prévu par le logiciel sans réglage supplémentaire. Parmi ceux-ci, 45 circuits ont fonctionné correctement dans chaque état de sortie (jusqu’à 10 régulateurs et 55 composants), et dans l’ensemble des circuits, 92 % des états de sortie ont fonctionné comme prévu. L’automatisation de la conception simplifie l’intégration des circuits génétiques dans des projets biotechnologiques nécessitant prise de décision, contrôle, détection ou organisation spatiale.