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两大顶级杂志:可杀死癌细胞的DNA技术

日期:2012-02-21 08:42:32

DNA折纸技术DNA origami)是一种能将DNA链反复折叠形成需要的图形的技术,这项技术不仅能用于图形设计,现在还可以作为定位并摧毁活细胞的设备。

 

来自哈佛医学院的研究人员发表了题为“A Logic-Gated Nanorobot for Targeted Transport of Molecular Payloads”的文章,利用这一设备运送药物至个体细胞,帮助清除癌细胞,这篇发表在Science杂志上的文章,与之前Nature上的文章,共同为我们展示了这项技术的发展。

 

研究人员将这种设备称为纳米机器人(nanorobots),其基本原理是利用类似于免疫系统中的细胞识别机制。Science文章的作者,哈佛医学院博士后Ido Bachelet说,“我们称其为纳米机器人,因为它能完成机器人的任务”,一旦这一设备获得了细胞的认可,就能自动变换形状,释放所负载体。

 

这组研究人员利用了一种开源软件:Cadnano,这种软件能让研究人员从二维开始,手动操作将DNA折叠成基本的构架。在分子水平,DNA双螺旋结构的压力降低了折叠结构的稳定性,还会带来局部缺陷,妨碍折叠组装的进一步拓展,而这一软件能帮助DNA根据所需来折叠。

 

他们利用DNA折纸技术设计了纳米机器人——这种技术将DNA股折叠在一起成复杂的形状,这些机器人大约内径35纳米,具有12个可以负荷药物的位点,外部则配有两个可以识别靶细胞分子的特殊寡核苷酸。除此之外,研究人员还在其中加上了所负载的药物上加入了金纳米颗粒,或者荧光标记,以便观察。

 

为了证明这一纳米机器人的作用,研究人员进行了六种组合测试,每个测试都针对不同类型的体外培养癌细胞,结果证明这种设备可以在不同细胞类型混合体中找到靶细胞,然后释放药物抗体,从而使癌细胞停止生长。

 

2006年,Nature杂志就发文介绍了构建DNA纳米结构的新方法。这些研究人员构建的DNA纳米结构比以前任何时候所构建的都更大、更复杂。这种从下往上“一锅烩”的方法用几百个短的DNA链来将一个非常长的链像订书针那样钉成二维结构,可以做成任何想要的形状,如方形、“纳米脸形”和五角星形。各个“订书针”也可以进行改造,将其做成纳米尺度的像素,后者可用来在一个100纳米的给定形状上生成表面图案。

 

纳米生物材料可以分为两类,一种是适合于生物体内应用的纳米材料,它本身即可以是具有生物活性的,也可以不具有生物活性,而仅仅易于被生物体接受,而不引起不良反应。另一类是利用生物分子的特性而发展的新型纳米材料,它们可能不再被用于生物体,而被用于其它纳米技术或微制造,其中DNA几乎是在很多方面,筑纳米尺度结构的理想材料,因为DNA既能自组装,又具有可编程性,而且还有大量化学方法可用来对其进行操纵。

 

这些成果促进了DNA纳米技术的发展,目前也逐步向临床应用迈进。