來自加州理工大學計算與神經系,、牛津大學物理學系和貝爾實驗室（Bell Laboratories）的研究人員在DNA環(huán)路（DNA-based circuits）設計上獲得了一項重要的飛躍性成果：首次不使用酶擴增得到目的DNA序列,，這是邁向創(chuàng)造細胞內人工生化環(huán)路（artificial biochemical circuits）的重要進步。這一研究成果公布在《科學》雜志上,。
德州大學的Andrew Ellington認為,，“他們獲得了一種DNA的程序性語言，一種軟件”,，這項工作是“跨越之前研究的一種重大進步,。”
科學家們之前利用DNA構建人工生化環(huán)路，但是這些網絡通常只能設計用來執(zhí)行一種功能,，Ellington說,，“這些只是一些執(zhí)行一項特殊任務或解決一個特殊問題的機器。”
而在這一新研究中,，文章第一作者,、加州理工大學的David Yu Zhang表示，“我們發(fā)現(xiàn)了一種能設計出任何你想要的序列的方法,。”
Zhang和其同事利用基于6個短小的,，單鏈的DNA片段堿基互補創(chuàng)造了一個反應網絡，每一個DNA鏈的位點都決定了這一環(huán)路成分是如何相互作用的,。每一個反應中一個DNA催化劑被綁定在一個互補DNA鏈上,，置換兩個另外的鏈，由于這導致了整體的混亂性,，因此反應是熱力學相關的,，不同于生物催化，這種發(fā)應是不需要酶的,。
利用這一系統(tǒng),，研究人員獲得了兩種在天然生物調控網絡中發(fā)現(xiàn)的信號擴增類型，從而他們創(chuàng)造了一種反饋擴增系統(tǒng),，這種系統(tǒng)中一個反應的產物催化其原來的反應,，研究人員認為,，這樣的自催化系統(tǒng)最終能變成一種不需要酶的“PCR反應”。另外研究人員也進行了擴增目的DNA片段的系列反應,，Zhang說,，“我們能放大這些催化劑的作用，進行系列擴增,，就像是信號傳導體系,。”
雖然這一項工作是在DNA中進行的，但這一系統(tǒng)也可以用于RNA或人工核苷酸,，最終,，這一類研究的目的就是創(chuàng)造出平行于生物細胞網絡的獨立系統(tǒng)。這些人工合成的環(huán)路能檢測出細胞功能中的遺傳,，能啟動“一些只針對這一細胞的治療性行為”的應答,。
文章作者也表示這些環(huán)路在動物RNA和細胞溶解產物存在的情況下也能正常行使功能，這是一項重要的證明,，因為如果這些環(huán)路要在細胞中起作用,，那么就不能受到這些物質的干擾。
這一研究新發(fā)現(xiàn)的這一體系相比于之前的研究結果,，更簡單,，作用也更強，韋恩州立大學（Wayne State University）的John SantaLucia認為,，這一系統(tǒng)也許并不適用于DNA計算之類的技術,，因為這些技術需要非常復雜的計算，但是對于“細胞中的簡單計算”之類技術卻很適用,。
