使用三态缓冲区进行生物计算

布尔逻辑门通常被认为是构建更复杂计算系统的基本要素。在哺乳动物细胞中应用这种方法进行生物计算时，一些生物学难题限制了构建多层网络时可实现的复杂程度。"西湖大学的谢明奇（音译）说："我们一直在关注能否克服这一长期存在的障碍，扩大哺乳动物细胞的计算能力。谢明奇和同事邵嘉伟、朱凌云、王辉等人利用三态缓冲器开发出了一种新的生物计算策略。电子学中的三态缓冲器利用上游开关控制下游开关，下游输入只有在上游开关插入的状态下才能决定电路输出。按照类似的思路，在哺乳动物细胞中，研究人员利用两种小分子作为外部输入信号，控制由上游转录开关和下游翻译开关（由合成翻译启动因子介导）组成的基因回路。通过模块化工程原理，连接和扩展这些核心要素，就能构建出促进各种多通道输入输出计算的基因网络。这种所谓的 TriLoS（基于三态的逻辑合成）框架利用了其层次结构与生物调控网络中经常观察到的结构之间的相似性。它还得益于这样一个事实，即电子产品中的三态缓冲器通常有三种输出信号（0、1 和未插入的 Z），而生物系统只需要区分两种输出状态（ON 和 OFF），Xie 指出。"事实上，这种近似可能是实现稳健、资源高效和无干扰生物计算的关键因素"。