一项发表在《细胞系统》（Cell Systems）期刊上的研究，题目为“A digIT(http://www.maoyihang.com/sell/l_25/)al CRISPR/dCas9-based gene remodeling biocomputer programmed by dietary compounds in mammals”，展示了一种创新的方法，将CRISPR基因编辑技术与逻辑运算相结合，实现了对哺乳动物内源基因的精确调控。这项研究不仅展示了科学创造力，还为生物计算领域开辟了新的路径。
#### 研究背景与突破
传统的基因调控方法通常依赖于抗生素作为信号输入，而这项研究则使用了红酒中的白藜芦醇和绿茶中的原儿茶酸作为输入信号，打破了以往的限制。这种方法为开发更为精准、安全、无创的基因调控手段奠定了基础。
#### REPACRISPR的设计原理
构建REPACRISPR的过程类似于“搭积木建楼”的游戏，分为三个阶段：
1. **第一阶段**：研究团队筛选出能够响应白藜芦醇和原儿茶酸的基本生物元件，并组装成简单的逻辑门，如AND（与门）、OR（或门）和NOT（非门），完成“第一层楼”的建设。
2. **第二阶段**：在此基础上，研究人员进一步组合这些基本逻辑门，构建出更复杂的高阶逻辑门，如XOR（异或门）和HALF ADDER（半加器），形成“第二层楼”。
3. **第三阶段**：最终，在这些逻辑运算结构之上安装功能性转录因子，通过激活或抑制目标基因来精准控制基因状态和表达水平，完成“积木楼”的顶层建设。
#### 生物计算与基因表达调控
REPACRISPR不仅能够执行基本的逻辑运算，如AND、OR和NOT，还可以处理更复杂的运算，如XOR和HALF ADDER。通过建立数学模型来预测输入信号浓度与基因转录表达量之间的关系，科学家们可以更加精确地调节细胞内的基因表达。
#### 实际应用案例
研究团队在一个饮食诱导的肥胖小鼠模型中展示了REPACRISPR的应用潜力。他们成功实现了对小鼠肝脏细胞中胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）基因的“AND”逻辑运算调控，显著降低了肥胖小鼠的体重。这表明，未来人们或许可以通过调节饮食中的特定成分来进行生物计算，从而实现安全、无痛、健康的体重管理。
#### 展望未来
这项创新的CRISPR计算器不仅丰富了合成生物学的工具(http://www.maoyihang.com/sell/l_5/)箱，更为对内源基因进行精准操控开辟了新的可能性。随着研究的深入，REPACRISPR有望在更多领域展现其潜力，推动生物医学的进步。
