發(fā)布日期：2018-02-22
DNA折紙是什么？與傳統(tǒng)折紙所選用材料不同，DNA折紙技術(shù)采用DNA鏈進行折疊。DNA折紙術(shù)是近年來提出的一種全新的DNA自組裝的方法，是DNA納米技術(shù)與DNA自組裝領(lǐng)域的一個重大進展。
此前已有研究證明，使用生物相容的、可降解的、基于DNA的生物機器人來治療癌癥是可行的。該研究共同作者、亞利桑那州立大學(xué)的顏顥（Hao Yan）表示，研究團隊的初衷就是“找到可以應(yīng)用于人類癌癥治療的納米機器人的設(shè)計方法”。
Yan和同事首先制作了一個自組裝的矩形DNA折紙，并和凝血酶結(jié)合起來。然后，使用DNA緊固件連接長方形的長邊，形成管狀納米機器人，內(nèi)部帶有凝血酶。他們設(shè)計了一種能將核蛋白（一種特定于腫瘤血管細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)）結(jié)合在一起的方法。這些納米機器人可以通過編程來傳輸分子載荷，并導(dǎo)致腫瘤血液供應(yīng)堵塞，從而導(dǎo)致組織死亡和腫瘤縮小。
亞利桑那州立大學(xué)的科學(xué)家編程DNA（以綠色顯示）尋找腫瘤細(xì)胞。在這些納米機器人內(nèi)部，科學(xué)家植入了凝血酶（紫色）以阻止血液流向腫瘤。
一旦進入血管（顯示為紅色管）“喂食”腫瘤，納米機器人就會打開（看起來平坦呈灰色）以釋放凝血酶（紫色），其刺激血小板和凝血劑（紅色和黃色）以阻斷血管（血管末端顯示血塊），并切斷腫瘤的供應(yīng)。
接下來，為了測試DNA納米機器人，研究人員將它們注射到感染了人類乳腺癌、卵巢癌、黑素瘤和肺癌的小鼠模型中。這些機器人抓住腫瘤部位的血管細(xì)胞，并在48小時內(nèi)在腫瘤血管內(nèi)引起大量血凝結(jié)，且不會引起體內(nèi)其他部位凝血。結(jié)果與對照小鼠相比，DNA納米機器人延長了小鼠的壽命，減緩或逆轉(zhuǎn)了腫瘤的生長。此外，在黑色素瘤的小鼠模型中，DNA納米機器人似乎能夠阻止黑色素瘤擴散到肝臟；肺癌小鼠模型中，腫瘤生長減緩時，肺部甚至顯示出開始自我修復(fù)的能力。
“我們開發(fā)了第一個完全自主的DNA機器人系統(tǒng)，用于非常精準(zhǔn)的藥物設(shè)計和靶向癌癥治療。”Yan博士說:“凝血酶傳遞DNA納米機器人是DNA納米技術(shù)在癌癥治療中的一個重要進展。”
當(dāng)然，如果納米機器人本身對人類構(gòu)成威脅，其治療腫瘤的能力就無從談起。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些機器人并沒有在腫瘤外凝結(jié)血液，也沒有在小鼠或豬身上觸發(fā)任何明顯的免疫反應(yīng)。
休斯敦衛(wèi)理公會醫(yī)院和威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師Mauro Ferrari評價道，“從小鼠模型到人類是一個巨大的工程。目前尚不清楚靶向核蛋白和遞送凝血酶是否具有臨床意義。但突破性性的是，這是一個平臺，研究人員可以用類似的方法做其他研究，這方面意義深遠(yuǎn)。”
雖然這些DNA納米機器人仍處于實驗階段，還沒有在人類身上進行測試，但它們顯示出了治療癌癥的巨大潛力。“我們的研究表明，基于DNA的納米載體已經(jīng)被證明是一種有效的、安全的癌癥治療方法。”項目的研究人員之一Guangjun Nie表示， “我們目前正在與一家生物技術(shù)公司合作，將這種革命性技術(shù)轉(zhuǎn)化為一種可行的抗腫瘤治療方法。”
參考資料
Researchers use nanorobots to kill tumors in mice
Cancer-Fighting Nanorobots Programmed To Shrink Tumors
DNA Robots Target Cancer
來源：生物探索
