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DNAコンピューティング：汎用DNAコンピューティングのためのDNAベースのプログラマブルゲートアレイ
Nature 622, 7982 doi: 10.1038/s41586-023-06484-9
この数十年間で、電子集積回路やフォトニック集積回路は、特定の用途向けのものからプログラム可能なものへと進化した。液相DNA回路は、アルゴリズムの符号化と実行において超並列処理の可能性を秘めているが、汎用DNA集積回路（DIC）の開発はまだ検討されていない。今回我々は、多層のDNAベースのプログラマブルゲートアレイ（DPGA）の集積化によって、DICシステムを実証する。我々は、一般的な一本鎖オリゴヌクレオチドを一定の伝送信号として使用することにより、汎用コンピューティング向けに最小リークと高忠実度を有する大規模DICを確実に集積化できることを見いだした。24個のアドレス可能なデュアルレールゲートを有する単一DPGAの再構成は、配線命令を用いてプログラム可能であり、1000億を超える異なる回路を実装できる。我々はまた、本質的に無秩序な分子衝突を制御するために、DNA折り紙レジスターを設計し、カスケードDPGAの非同期実行に方向性を与えた。我々は、約500本のDNA鎖を有する30個の論理ゲートからなる3層のカスケードDPGAを用いて組み立てた、二次方程式を解くDICによって、これを例証する。さらに我々は、DPGAとアナログ–デジタル変換器の統合によって、疾患関連マイクロRNAを分類できることを示す。明らかな信号減衰なしに大規模DPGAネットワークを統合できる能力は、汎用DNAコンピューティングへの重要な一歩となる。
