公司動態—上海信裕生物

DNA分子具有強大的并行計算能力和超高的存儲容量，因此基于DNA分子的邏輯運算和計算被科學界寄予了厚望。這一領域中特別令人感興趣的一個問題是如何實現DNA邏輯門和計算機在體內運行?？梢灶A期，在體內的DNA計算機可以同時實現診斷和治療，根據環境變化智能地控制藥物釋放時間，這種智能載藥系統正是未來醫學研究的一個目標。

zui近，中科院上海應用物理研究所物理生物學實驗室的裴昊和梁樂等科研人員在樊春海與黃慶研究員的指導下，創新性地將DNA納米技術與DNA計算相結合，設計了一系列基于三維DNA納米結構的新型“DNA邏輯門”。這些邏輯門不僅能夠對不同的輸入信號產生響應，從而實現復雜的分子運算，而且可以主動穿過細胞膜，進入活細胞內實現生物分子成像。相關論文已于近日發表于雜志《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9020-9024），研究成果的圖片被選為當期雜志的封底。

特定的DNA序列可以自組裝成結構規整的四面體結構。這種三維DNA納米結構具有高的細胞穿透性、生物相容性及穩定性（ACS Nano, 2011, 5, 8783-8789），因此是實現這一目標的理想材料。研究表明，通過在DNA四面體結構中整合進一些特定的DNA識別序列（如i-motif,核酸適配體等），可以在輸入特定信號（如H+, ATP, Hg2+等分子和離子）時使DNA四面體結構的構型發生變化并產生輸出信號。不僅可以實現“YES”、“NO”等邏輯判斷，并且可以構建出基本的邏輯門（INH，XOR，AND，OR）。這些邏輯門可以集成在一起，還可以實現更為復雜的分子運算（如半加法器）。進一步研究表明，這種DNA邏輯門可以進入到活細胞內，對胞漿內的ATP分子產生特定的邏輯響應，實現了活細胞內的分子成像。

這種基于三維DNA納米結構的邏輯門為實現智能載藥系統提供了新的可能。