編程DNA機器人可刺激細胞膜

　　科學家找到了一種方法讓DNA與人體內的細胞膜進行交流，為在脂質體中制造“微型生物計算機”鋪平了道路，這種計算機在生物傳感和mRNA疫苗中有潛在的用途。澳大利亞新南威爾士大學的Matthew Baker和悉尼大學的Shelley Wickham共同領導了這項近日發表于《核酸研究》的進展。

　　研究者發現了設計和構建DNA“納米結構”的最佳方法，從而有效地操縱合成脂質體——傳統上用于運送癌癥和其他疾病藥物的微小氣泡。通過改變脂質體的形狀、孔隙度和反應性可以發揮更大的應用，比如建立小分子系統感知環境并對信號做出反應，在藥物分子接近目標時釋放。

　　Baker說，該研究發現了如何用DNA構建“小塊”，并研究出如何最好地用膽固醇標記這些塊，使它們與脂質（植物和動物細胞的主要成分）黏在一起。“我們研究的一個主要應用是生物傳感：你可以在健康人或患者體內黏上一些脂質體，當它在體內移動時，會記錄體內的環境，對其進行處理，并傳遞一個結果，這樣你就可以‘讀出’當地環境。”

　　脂質體納米技術隨著脂質體與RNA疫苗的使用而聲名鵲起。“這項工作展示了一種新的方法，可以將脂質體固定在合適的位置，然后在合適的時間將它們打開。”Baker說，“更好的是，它們是由我們設計的單個部件自下而上建造的，我們可以輕松地插入和取出不同的組件，改變它們的工作方式。

　　科學家一直在努力尋找合適的脂質和脂質體緩沖條件，以確保DNA“計算機”真的黏在脂質體上。他們還在努力尋找用膽固醇修飾DNA的最佳方法，以便DNA不僅能進入細胞膜，而且在需要的時候能停留在那里。

　　“它在邊緣，還是在中心更好？大量簇擁還是少量更好？是盡可能接近結構，還是盡可能遠一些？”Baker說，“我們研究了所有這些內容，表明這種方法可以為DNA結構可靠地結合到脂質體上創造良好的條件，通過它們‘做一些事情’。”

　　細胞膜在生命中是至關重要的，它們可以形成分隔層，從而分離出不同類型的組織和細胞。“這一切都依賴于不透水的薄膜。我們建立了全新的DNA納米技術，可以根據需要在膜上穿孔，從而在膜上傳遞重要的信號。”他表示，“它會成為生命中細胞如何相互溝通的基礎，以及如何在一個細胞中制造有用的東西，然后輸出到其他地方使用。”

　　另一方面，在病原體中，細胞膜會被破壞，從而破壞細胞，或者病毒會潛入細胞進行自我復制。他們下一步將研究如何控制可由光線觸發的基于DNA的毛孔，從而用完全新穎的部分開發合成視網膜。

　　相關論文信息：

　　https://doi.org/10.1093/nar/gkab888