循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是一类从原发肿瘤或转移肿瘤脱落进入外周血中的细胞。CTC是引起肿瘤转移的种子,同时可作为非侵入性肿瘤取样检测的重要指标。目前,通过肿瘤细胞与血细胞的显著物理性质差异或细胞表面标记物已经开发了各种CTC检测技术。然而,这类技术的发展大多存在成本高和灵敏度低的问题。在本论文中,提出了一种利用逻辑遗传电路检测CTCs的创新策略,即使用多个基因表达信号(例如启动子,miRNA)作为细胞内输入,并在癌细胞中特异性地激活输出(例如荧光蛋白GFP)以鉴定CTC。首先通过特定实体组织和血液的比较基因表达分析鉴定了一系列组织特异性启动子和miRNA作为候选输入,然后通过实验验证了仅在癌细胞或血细胞中具有生物活性的输入子集。在此基础上,构造了三种类型的模块化两输入遗传电路即AND,OR,NIMPLY和一种类型的多输入遗传回路(即复合NIMPLY)来区分癌细胞和血细胞。本论文构建的优化的遗传电路可以在高特异性和灵敏度的混合血样中识别CTC。本论文为鉴定循环肿瘤细胞提供了一种新的方法,为下一代CTC检测技术带来新的契机。