遺伝子回路設計の自動化

計算は、感覚情報を処理し生物学的機能を制御するDNA符号化回路によって生細胞内で行うことができます。これらの構築は手作業によるパーツの組み立てや調整を必要とし時間がかかります。我々は、ユーザーがVerilogコードを書き、それが自動的にDNA配列に変換される設計環境であるCelloを紹介します。アルゴリズムが回路図を構築し、ゲートを割り当て接続し、性能をシミュレートします。信頼性の高い回路設計には、ゲートを遺伝的文脈から絶縁し、異なる回路で使用されても同一に機能させることが必要です。我々はCelloを使用してEscherichia coli（880,000塩基対DNA）用の60回路を設計し、各DNA配列はソフトウェアの予測通りに追加調整なしで構築されました。そのうち45回路はすべての出力状態で正しく機能し（最大10個のレギュレーターと55パーツ）、全回路で92％の出力状態が予測通りに動作しました。設計自動化は、意思決定、制御、感知または空間的組織化を必要とするバイオテクノロジーのプロジェクトに遺伝子回路を組み込む作業を簡素化します。