自組裝DNA納米結構“侵染”細胞過程獲揭示

　　中科院上海應用物理研究所樊春海課題組和黃慶課題組，應用一系列先進的細胞顯微成像技術，并結合生物化學手段，清晰展示了一類自組裝DNA四面體結構在活細胞中的攝取與轉運過程，為其在藥物載運和治療方面的應用奠定了良好基礎。相關成果日前以封面論文形式發表于《德國應用化學》雜志。

　　DNA不僅是生命的密碼，還可作為制造納米級構件和機器的通用元件。利用DNA分子的自組裝特性，DNA納米技術領域的研究者可以根據簡單的核酸堿基配對法則，設計并在試管中構造出精確而復雜的DNA納米結構。

　　DNA四面體結構是一類重要的自組裝DNA納米結構。2011年，樊春海和黃慶課題組在國際上首次報道了DNA四面體結構可以作為一種納米尺度的藥物載體，將具有免疫刺激效應的CpG寡核苷酸轉運進入細胞并刺激產生特定的細胞因子，其有望成為一種免疫治療藥物。然而，細胞膜具有負電性，通常會將同樣帶有負電荷的核酸分子屏蔽在膜外。這些DNA納米結構如何穿越細胞膜屏障進入細胞成為一個謎。

　　此次科學家利用全內反射顯微鏡、單粒子示蹤等細胞成像技術，實時觀察到了DNA四面體結構穿過細胞膜并在胞內運輸的過程，同時揭示了其最終命運。研究表明，DNA四面體結構的細胞攝取是一種能量依賴過程，在細胞膜上的小窩蛋白介導下產生內吞，該過程可在1分鐘內完成。之后，DNA四面體結構通過由微管蛋白構成的細胞骨架系統進行運輸，并最終到達溶酶體而被降解。

　　“當DNA四面體結構被連接上信號肽分子后，還可以改變細胞命運。例如，載有核定位序列NLS的DNA四面體結構，可以從溶酶體中逃逸出來進入細胞核內。”樊春海表示，當DNA分子組裝成納米結構后，可以像病毒一樣借用細胞本身的轉運系統“侵染”細胞，這為研制納米機器人最終實現納米診療提供了新的可能。