兩大頂級(jí)雜志：可殺死癌細(xì)胞的DNA技術(shù)

日期：2012-02-21 08:42:32

DNA折紙技術(shù)（DNA origami）是一種能將DNA鏈反復(fù)折疊形成需要的圖形的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)不僅能用于圖形設(shè)計(jì)，現(xiàn)在還可以作為定位并摧毀活細(xì)胞的設(shè)備。

來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads”的文章，利用這一設(shè)備運(yùn)送藥物至個(gè)體細(xì)胞，幫助清除癌細(xì)胞，這篇發(fā)表在Science雜志上的文章，與之前Nature上的文章，共同為我們展示了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。

研究人員將這種設(shè)備稱(chēng)為納米機(jī)器人（nanorobots），其基本原理是利用類(lèi)似于免疫系統(tǒng)中的細(xì)胞識(shí)別機(jī)制。Science文章的作者，哈佛醫(yī)學(xué)院博士后Ido Bachelet說(shuō)，“我們稱(chēng)其為納米機(jī)器人，因?yàn)樗芡瓿蓹C(jī)器人的任務(wù)”，一旦這一設(shè)備獲得了細(xì)胞的認(rèn)可，就能自動(dòng)變換形狀，釋放所負(fù)載體。

這組研究人員利用了一種開(kāi)源軟件：Cadnano，這種軟件能讓研究人員從二維開(kāi)始，手動(dòng)操作將DNA折疊成基本的構(gòu)架。在分子水平，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的壓力降低了折疊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還會(huì)帶來(lái)局部缺陷，妨礙折疊組裝的進(jìn)一步拓展，而這一軟件能幫助DNA根據(jù)所需來(lái)折疊。

他們利用DNA折紙技術(shù)設(shè)計(jì)了納米機(jī)器人——這種技術(shù)將DNA股折疊在一起成復(fù)雜的形狀，這些機(jī)器人大約內(nèi)徑35納米，具有12個(gè)可以負(fù)荷藥物的位點(diǎn)，外部則配有兩個(gè)可以識(shí)別靶細(xì)胞分子的特殊寡核苷酸。除此之外，研究人員還在其中加上了所負(fù)載的藥物上加入了金納米顆粒，或者熒光標(biāo)記，以便觀察。

為了證明這一納米機(jī)器人的作用，研究人員進(jìn)行了六種組合測(cè)試，每個(gè)測(cè)試都針對(duì)不同類(lèi)型的體外培養(yǎng)癌細(xì)胞，結(jié)果證明這種設(shè)備可以在不同細(xì)胞類(lèi)型混合體中找到靶細(xì)胞，然后釋放藥物抗體，從而使癌細(xì)胞停止生長(zhǎng)。

在2006年，Nature雜志就發(fā)文介紹了構(gòu)建DNA納米結(jié)構(gòu)的新方法。這些研究人員構(gòu)建的DNA納米結(jié)構(gòu)比以前任何時(shí)候所構(gòu)建的都更大、更復(fù)雜。這種從下往上“一鍋燴”的方法用幾百個(gè)短的DNA鏈來(lái)將一個(gè)非常長(zhǎng)的鏈像訂書(shū)針那樣釘成二維結(jié)構(gòu)，可以做成任何想要的形狀，如方形、“納米臉形”和五角星形。各個(gè)“訂書(shū)針”也可以進(jìn)行改造，將其做成納米尺度的像素，后者可用來(lái)在一個(gè)100納米的給定形狀上生成表面圖案。

納米生物材料可以分為兩類(lèi)，一種是適合于生物體內(nèi)應(yīng)用的納米材料，它本身即可以是具有生物活性的，也可以不具有生物活性，而僅僅易于被生物體接受，而不引起不良反應(yīng)。另一類(lèi)是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料，它們可能不再被用于生物體，而被用于其它納米技術(shù)或微制造，其中DNA幾乎是在很多方面，筑納米尺度結(jié)構(gòu)的理想材料，因?yàn)?/SPAN>DNA既能自組裝，又具有可編程性，而且還有大量化學(xué)方法可用來(lái)對(duì)其進(jìn)行操縱。

這些成果促進(jìn)了DNA納米技術(shù)的發(fā)展，目前也逐步向臨床應(yīng)用邁進(jìn)。