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设计生物电路:从原理到应用

Designing Biological Circuits: From Principles to Applications.

作者信息

Chakraborty Debomita, Rengaswamy Raghunathan, Raman Karthik

机构信息

Bhupat and Jyoti Mehta School of Biosciences, Department of Biotechnology, Indian Institute of Technology (IIT) Madras, Chennai 600 036, India.

Centre for Integrative Biology and Systems medicinE (IBSE), Indian Institute of Technology (IIT) Madras, Chennai 600 036, India.

出版信息

ACS Synth Biol. 2022 Apr 15;11(4):1377-1388. doi: 10.1021/acssynbio.1c00557. Epub 2022 Mar 23.

DOI:10.1021/acssynbio.1c00557
PMID:35320676
Abstract

Genetic circuit design is a well-studied problem in synthetic biology. Ever since the first genetic circuits─the repressilator and the toggle switch─were designed and implemented, many advances have been made in this area of research. The current review systematically organizes a number of key works in this domain by employing the versatile framework of generalized morphological analysis. Literature in the area has been mapped on the basis of (a) the design methodologies used, ranging from brute-force searches to control-theoretic approaches, (b) the modeling techniques employed, (c) various circuit functionalities implemented, (d) key design characteristics, and (e) the strategies used for the robust design of genetic circuits. We conclude our review with an outlook on multiple exciting areas for future research, based on the systematic assessment of key research gaps that have been readily unravelled by our analysis framework.

摘要

基因电路设计是合成生物学中一个经过充分研究的问题。自从第一个基因电路——阻遏振荡器和拨动开关——被设计并实现以来,该研究领域已经取得了许多进展。本综述通过采用通用的广义形态分析框架,系统地梳理了该领域的一些关键研究成果。该领域的文献已根据以下几个方面进行了梳理:(a) 所使用的设计方法,从蛮力搜索到控制理论方法;(b) 所采用的建模技术;(c) 实现的各种电路功能;(d) 关键设计特征;以及 (e) 用于基因电路稳健设计的策略。基于我们的分析框架已经轻易揭示的关键研究差距的系统评估,我们在综述结尾展望了多个令人兴奋的未来研究领域。

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Designing Biological Circuits: From Principles to Applications.设计生物电路:从原理到应用
ACS Synth Biol. 2022 Apr 15;11(4):1377-1388. doi: 10.1021/acssynbio.1c00557. Epub 2022 Mar 23.
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