【導讀】美國亞利桑那州立大學(ASU)的科學家與中國科學院國家納米科學中心(NCNST)的研究人員們共同合作，展開一種稱為核酸適體(Aptamer)的生物標靶機制研究。他們研發(fā)出一種可編程的DNA納米機器人，據(jù)稱可植入身體的腫瘤中，然后阻斷血液供應，從而影響腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
美國和中國的研究人員們連手開發(fā)出一種可編程的DNA納米機器人，能夠進入身體的腫瘤中，阻斷血液供應，從而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
適體是一種僅與特定分子靶標結(jié)合的DNA或RNA序列，能夠附著于蛋白質(zhì)、核酸、細胞、組織，甚至是生物體上。亞利桑那州立大學的研究人員們以生物工程設計了標靶一種稱為核仁素(nucleolin)蛋白質(zhì)的適體。
血管表面內(nèi)部的細胞稱為內(nèi)皮細胞。核仁素僅能以腫瘤中的內(nèi)皮細胞大量制備。在健康的細胞表面并不會發(fā)現(xiàn)核仁素。(請記住：這一點很重要！)
研究人員制作的包括DNA中包括核仁素標靶適體，并將DNA形成于60×90nm的薄片上。每張薄片都附著平均4個稱為凝血酶(凝血劑)的酶分子。
DNA鏈可加以折迭。過去二十年來，研究人員已經(jīng)學會如何在特定條件下編程DNA、折迭并展開成各種形狀，這個過程就是所謂的“DNA折紙”。亞利桑那州立大學已經(jīng)引領(lǐng)DNA折紙技術(shù)很長一段時間了。
DNA薄片結(jié)構(gòu)可卷曲為管狀，包裹凝血酶分子帶入體內(nèi)
這種DNA折紙技術(shù)就是DNA納米機器人的基礎(chǔ)。研究人員們?yōu)槠銬NA薄片進行編程，將其卷曲成圍繞凝血酶周圍的管道，然后將DNA機器人植入患有癌癥腫瘤的實驗鼠體內(nèi)。
DNA納米機器人于是在老鼠的血液中穿梭，直到最后到達腫瘤的血管內(nèi)。這些DNA機器人一旦發(fā)現(xiàn)腫瘤中的核仁素即加以附著，在展開過程中將凝血酶傳送至腫瘤形成堵塞，并在腫瘤供血血管中形成血栓。不過，如果不慎殺死的不是癌細胞，結(jié)果是相當殘忍的。
一般來說，醫(yī)生并不希望凝血劑在患者的系統(tǒng)中自由循環(huán)，因為這可能發(fā)生血塊導致中風的風險。然而，由于在健康細胞中無法找到核仁素，因此，這種方法必須十分安全，因為人體內(nèi)沒有足夠的核仁素能夠觸發(fā)足夠的DNA機器人釋放充份的凝血劑，而可能會在腫瘤內(nèi)部以外的任何地方引起問題。
搭載凝血酶的DNA薄片
研究人員在實驗中采用了8只白老鼠，在經(jīng)過24小時的治療后都產(chǎn)生了腫瘤組織損傷，DNA納米機器人也在同一時間內(nèi)清除并自體內(nèi)分解。兩天之后出現(xiàn)了晚期血栓(血塊)，而在三天后則觀察到所有腫瘤血管中的血栓形成。其中3只老鼠顯示腫瘤完全消退。此外，研究人員也指出，這并不會對于健康組織的脈管系統(tǒng)造成影響。
亞利桑那州立大學生物設計研究所分子設計和仿生學中心主任顏灝以及分子科學系教授Milton Glick指出，“這種技術(shù)可用于多種類型的癌癥，因為所有的實體腫瘤供血血管基本上都是相同的。”
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設計。
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