活細胞內的DNA機器人：科學家打造分子級生物電腦

科學家們正讓DNA鏈置換電路逐步進化成真正的細胞機器。這項突破性技術若能成功應用於活細胞中，將徹底改變我們在分子層面與生物系統互動的方式。

最新發表在《智慧計算》期刊的綜述論文指出，DNA運算電路正迎來進駐活細胞的關鍵時刻。研究團隊發現，透過DNA鏈置換反應驅動的動態奈米裝置，未來將能在生物系統內執行即時運算、感測與控制功能，為直接與細胞環境互動的新一代分子機器人開啟大門。

這項技術的核心是動態DNA奈米科技中的關鍵元件——DNA鏈置換電路。其運作原理是利用「立足點介導」的鏈置換機制：當外來DNA鏈與暴露的短序列（稱為立足點）結合後，便能透過分支遷移取代原有鏈段。

研究顯示，這些電路可被核酸、小分子、蛋白質和離子等生物成分觸發。其中DNA與RNA能作為直接輸入源，透過互補設計應用於轉錄組分析和活細胞監測。而適體（aptamer）技術則能實現高特異性的目標檢測。

目前主要挑戰在於活體環境中的穩定性問題。科學家正嘗試各種結構修飾與化學修飾來增強抗降解能力，同時開發特殊的轉染技術來克服細胞對外源DNA的排斥。更創新的做法是將電路編碼至質體或染色體中，讓細胞自行轉錄表達。

這項技術未來可能催生能自主操控生物程式的DNA奈米機器，為醫療保健和生命科學研究帶來革命性突破。正如論文作者所言，我們正見證DNA運算電路從試管邁向細胞的歷史性時刻。

參考文獻：Jung等人於2025年3月發表於《智慧計算》之〈從試管到細胞：DNA運算電路的歸鄉之旅？〉DOI: 10.34133/icomputing.0112