DNA納米機器人可改造人造細胞為合成生物學發展提供全新工具

德國斯圖加特大學第二物理研究所領導的團隊開發出可改造人造細胞的DNA納米機器人。這一創新技術能控制合成細胞中脂質膜的形狀和通透性，為合成生物學發展提供了全新工具。相關成果發表在最新一期《自然·材料》雜志上。

可重構DNA納米機器人在合成細胞表面工作。
圖片來源：德國斯圖加特大學

細胞的形態對生物功能至關重要，這一概念符合“形式追隨功能”的設計原則。該原則強調結構應根據其預期用途來決定，而能否將此原則應用于人造細胞，正是合成生物學面臨的重要挑戰之一。隨著DNA納米技術的發展，科學家現已能夠構建足夠大的運輸通道，允許治療性蛋白質穿過細胞膜，為解決這一挑戰提供了希望。

利用信號依賴性的DNA納米機器人，團隊此次實現了與合成細胞的可編程交互，這是應用DNA納米技術調控細胞行為的重要一步。他們利用一種模仿活細胞的簡單結構——巨型單層囊泡（GUV），通過DNA折紙技術構造可重構納米機器人。這種機器人能夠在微米尺度上改變周圍環境，并且成功地影響了GUV的形狀和功能。

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，在需要時還可以重新密封。這表明，DNA納米機器人可用于設計GUV的形態和配置，從而實現膜內運輸通道的形成。當應用于活細胞時，它能促進藥物或酶的有效傳輸至細胞內部的目標位置，為藥物遞送和其他治療干預措施開辟了新路徑。

這項成果不僅展示了如何用DNA納米機器人操控合成細胞，也為未來醫學應用帶來了新機遇。