美國和中國的研究人員們聯(lián)手開(kāi)發(fā)出一種可編程的DNA納米機器人，能夠進(jìn)入身體的腫瘤中，阻斷血液供應，從而抑制腫瘤的生長(cháng)和轉移。電子制作模塊
美國亞利桑那州立大學(xué)(ASU)的科學(xué)家與中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心(NCNST)的研究人員們共同合作，展開(kāi)一種稱(chēng)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，據稱(chēng)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(cháng)和轉移。
適體是一種僅與特定分子靶標結合的DNA或RNA序列，能夠附著(zhù)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(xué)的研究人員們以生物工程設計了標靶一種稱(chēng)為核仁素(nucleolin)蛋白質(zhì)的適體。
血管表面內部的細胞稱(chēng)為內皮細胞。核仁素僅能以腫瘤中的內皮細胞大量制備。在健康的細胞表面并不會(huì )發(fā)現核仁素。(請記?。哼@一點(diǎn)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(zhù)平均4個(gè)稱(chēng)為凝血酶(凝血劑)的酶分子。
DNA鏈可加以折迭。過(guò)去二十年來(lái)，研究人員已經(jīng)學(xué)會(huì )如何在特定條件下編程DNA、折迭并展開(kāi)成各種形狀，這個(gè)過(guò)程就是所謂的“DNA折紙”。亞利桑那州立大學(xué)已經(jīng)引領(lǐng)DNA折紙技術(shù)很長(cháng)一段時(shí)間了。
DNA薄片結構可卷曲為管狀，包裹凝血酶分子帶入體內
這種DNA折紙技術(shù)就是DNA納米機器人的基礎。研究人員們?yōu)槠銬NA薄片進(jìn)行編程，將其卷曲成圍繞凝血酶周?chē)墓艿?，然后將DNA機器人植入患有癌癥腫瘤的實(shí)驗鼠體內。
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。這些DNA機器人一旦發(fā)現腫瘤中的核仁素即加以附著(zhù)，在展開(kāi)過(guò)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(guò)，如果不慎殺死的不是癌細胞，結果是相當殘忍的。
一般來(lái)說(shuō)，醫生并不希望凝血劑在患者的系統中自由循環(huán)，因為這可能發(fā)生血塊導致中風(fēng)的風(fēng)險。然而，由于在健康細胞中無(wú)法找到核仁素，因此，這種方法必須十分安全，因為人體內沒(méi)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(huì )在腫瘤內部以外的任何地方引起問(wèn)題。
搭載凝血酶的DNA薄片
研究人員在實(shí)驗中采用了8只白老鼠，在經(jīng)過(guò)24小時(shí)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(shí)間內清除并自體內分解。兩天之后出現了晚期血栓(血塊)，而在三天后則觀(guān)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(huì )對于健康組織的脈管系統造成影響。
亞利桑那州立大學(xué)生物設計研究所分子設計和仿生學(xué)中心主任顏灝以及分子科學(xué)系教授Milton Glick指出，“這種技術(shù)可用于多種類(lèi)型的癌癥，因為所有的實(shí)體腫瘤供血血管基本上都是相同的。”
