浦项科技大学（POSTECH）生命科学系金钟民教授与博士生李建厚领导的研究团队提出一种在活细胞内使用DNA作为“功能执行者”的平台方法，使DNA在不改变细胞基因组遗传信息的情况下参与细胞调控。研究成果已发表在《自然化学》（Nature Chemistry）。

研究团队指出，细胞内蛋白质与RNA通常承担“执行”与“周转”的角色：按需生成、完成任务后降解；DNA则长期被视为遗传蓝图，需要被稳定保存以避免误置或非预期修改。尽管DNA在细胞外可被用于工具性操作（例如PCR检测冠状病毒感染），但在活细胞内，DNA的应用往往仍受限于其遗传信息载体的定位。

为突破这一限制，研究团队重新利用一种细菌DNA合成系统Retron。与常见的DNA复制依赖既有DNA模板不同，Retron系统通过逆转录机制读取RNA这一中间遗传物质，从而合成新的DNA。研究团队表示，以该方式生成的Retron DNA在细胞内具有显著稳定性，并能与基因组DNA保持相对独立。

将Retron系统改造为细胞内工具

研究团队对Retron系统进行设计，使其能够在细胞内直接生成具备可编程功能的DNA片段。这些DNA片段可与特定蛋白质结合，用于调节细胞行为，同时不破坏细胞遗传信息的稳定性。

基于该平台，研究团队展示了三类合成生物学应用场景：

• 以DNA作为“诱饵”吸引蛋白质，从而调控特定基因表达；
• 通过检测特定信号，实现对蛋白质在细胞内定位与功能的瞬时控制；
• 对分子事件进行半永久性记录，以响应短暂输入信号。

潜在应用方向

研究团队认为，该平台的意义不仅限于既有DNA电路设计。其对短暂疾病标志物（如癌症或炎症相关信号）进行实时捕捉与记录的能力，被用于支持具备自主控制与反馈调节特征的生物治疗方案开发。

此外，研究团队提到，工程化活体生物传感器也可用于环境检测，例如识别微塑料或重金属等污染物。

李建厚表示，研究提供了必要框架，拓展了DNA在细胞内的设计空间，使其不再仅限于遗传物质角色。金钟民称，该基础技术可能推动医学、环境与能源等领域的应用发展。