2025年6月19日，威廉官网中国官方网站吴曈勃教授和武汉儿童医院骨科王泽博士等人在Advanced Science上在线发表题为“DNA Sequential Logic Circuits for Reversible Counters and Dynamic Biomolecular Sensing”的研究论文。该研究构建了一种具有高度自主性与可复用性的DNA时序逻辑电路，用于构建可逆计数器和动态生物信息传感。
DNA因其高度的灵活性、特异性和自组装能力，可被用于构建各种逻辑门和先进逻辑电路。然而目前的DNA电路多是组合逻辑电路，DNA时序逻辑电路的构建面临诸多挑战，这极大的限制了DNA电路的发展与应用。
吴曈勃团队构建了一个切刻酶驱动的动态DNA链置换系统（Nicking-Enzyme-Driven Dynamic Displacement System，NEDDS），该系统由相互对称的两部分组成。通过优化该系统中切刻酶酶切位点的位置，以及DNA链置换Toehold区长度来平衡热力学与动力学之间的矛盾，从而实现对链置换的时空控制。借助该系统，团队成功开发了一系列具高度可重复性和自主性的DNA时序电路元件，包括：基于NOR门的SR锁存器（Set-Reset latch）、基于NAND门的SR锁存器以及D锁存器(Data latch)。这些电路元件具有设计简单、自主性高和可重复使用的特点，并成功地被应用于构建可逆计数器及动态生物信息传感中。实现了瞬态miRNA监测、多种毒素同时检测以及细胞内ATP浓度动态传感等应用。
图1.NEDDS系统由五条DNA链和一种切刻内切酶组成。以NEDDS系统为基础构建的三种锁存器具有自主性与可复用性（元件至少能实现5个循环），并被应用于构建可逆计数器及动态生物信息传感中。
2018级临床医学专业（八年制）博士生谢天赐、2023级药学专业硕士生李长江、2018级临床医学专业（八年制）博士生胡明昊为共同第一作者。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202505793
