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          DNA納米機器人:革新人造細胞,開啟精準藥物輸送新時代

             發布時間:2025-01-26 18:36 作者:鐘景軒

          近日,德國斯圖加特大學第二物理研究所傳來了一項引人注目的科研成果。該研究所的科研團隊,其中包括多位中國學生和教授,成功開發出了一種能夠改造人造細胞的DNA納米機器人。

          這項創新技術能夠精準地控制合成細胞中脂質膜的形狀和通透性,為合成生物學領域的發展提供了強有力的新工具。據悉,相關的研究成果已經在《自然?材料》雜志的最新一期上發表。

          在生物學中,細胞的形狀和結構對其生物功能起著至關重要的作用。這一理念與現代設計中的“形式追隨功能”原則不謀而合,即結構應根據其預期用途來設計。然而,在人造細胞上實現這一原則,一直是合成生物學面臨的重要挑戰。

          斯圖加特大學的研究團隊迎難而上,針對這一挑戰開發出了全新的解決方案。他們利用信號依賴性的DNA納米機器人,實現了與合成細胞的可編程交互。這一技術不僅為調控細胞行為提供了新的途徑,而且還在微米尺度上成功地改變了周圍環境,影響了巨型單層囊泡(GUV)的形狀和功能。

          巨型單層囊泡是模仿活細胞的一種簡單結構,它們由包含水性隔室的脂質雙層組成,是生物膜的簡化模型。研究團隊通過DNA折紙技術,構造出了可重構的納米機器人。這些機器人能夠在微米尺度上操作,成功地影響了GUV的形狀和功能。

          研究人員發現,這些DNA納米機器人的轉化可以與GUV的變形以及模型GUV膜中合成通道的形成相結合。這些通道允許大分子如治療性蛋白質或酶穿越膜,并在需要時重新密封。這意味著,通過使用DNA納米機器人,可以精確地設計GUV的形狀和配置,從而在膜中形成傳輸通道。

          “我們非常激動,因為DNA納米機器人在GUV上的功能機制在活細胞中沒有直接的生物對應物。”該論文的合著者之一表示,“這一發現為藥物和其他治療干預措施的管理提供了新的可能性。”

          具體來說,這些變形的DNA納米機器人可以促使GUV變形并形成合成通道,允許大分子如治療性蛋白質或酶穿越膜。在需要時,這些通道還可以重新密封。這表明,DNA納米機器人不僅可以用于設計GUV的形態和配置,還可以實現膜內運輸通道的形成。

          當這一系統應用于活細胞時,它有望促進治療性蛋白質或酶輸送到細胞中的靶點。這為更精確的藥物輸送和先進的治療干預措施鋪平了道路。未來,這一創新系統有望將大型治療分子有效地輸送到細胞中,為醫學領域帶來革命性的變化。

           
           
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