普通电子计算机利用电子的存在或不存在代表1和0对信息编码，而金属电路则组成了多层次机构的逻辑门，使计算机执行二进制计算。同样的，自然生成或生物合成的基因环路能够进行编码并能结合外界环境和细胞内信号，利用代谢过程来逻辑控制细胞的各项生理活动。虽然此前就曾开发过能进行简单计算的生物电路，但其多数由DNA分子或是细菌制成，很难被植入人类体内。为了使生物电路与基因疗法或细胞疗法等治疗途径挂钩，就需要在哺乳动物的细胞内建立这种电路。最近，苏黎世联邦理工学院的Martin Fussenegger等研究者重新对哺乳动物细胞进行了编程，使其能像计算机一般进行逻辑计算。相关论文发表在6月的Nature杂志上。

    合成生物技术提高了人为控制器官中细胞功能和代谢的能力。研究人员利用通过合理地结合细胞这些生物合成开关，设计出精准的、机械化的类似计算机程序的生物电子回路，使细胞执行逻辑运算能力。他们利用开关控制的转录子和RNA绑定蛋白，设计了一系列合成的转录子-转录控制设备。这类转录子就类似于逻辑门，相当于计算机中的包括NOT、AND、NAND、N-IMPLY等符号。该细胞电子回路包含一个双分子的输入模式：细胞内自然生成的红霉素和根皮素分子。它们能发挥输入的作用，在细胞内关闭或是开启相关反应。这一反应将导致红色或绿色荧光蛋白的生成，也标志着计算结果的产生。这种基因网络就能够触发荧光蛋白的形成,从而让细胞发光。如果两种输入信号中的一种缺乏的话,细胞就不会发光。

    通过将几个逻辑门进行组合和互连,这些生物技术人员最终获得了计算机技术中的两种关键性的电路元件：“半加法器(half-adder)”和“半减法器(half-subtractor)”。这两种电路元件执行着大多数计算。该研究实现了对细胞代谢活动进行精确自动化的调控，为将来以基因和细胞为基础的医疗方案提供了新手段。（作者：沈颖）

参考文献：《Nature》2012;487:123-127