德國斯圖加特大學第二物理研究所領導的團隊開發(fā)出可改造人造細胞的DNA納米機器人。這一創(chuàng)新技術能控制合成細胞中脂質(zhì)膜的形狀和通透性，為合成生物學發(fā)展提供了全新工具。相關成果發(fā)表在最新一期《自然·材料》雜志上。
細胞的形態(tài)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(diào)結構應根據(jù)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(zhàn)之一。隨著DNA納米技術的發(fā)展，科學家現(xiàn)已能夠構建足夠大的運輸通道，允許治療性蛋白質(zhì)穿過細胞膜，為解決這一挑戰(zhàn)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(xiàn)了與合成細胞的可編程交互，這是應用DNA納米技術調(diào)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(huán)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(zhì)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(tài)和配置，從而實現(xiàn)膜內(nèi)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(nèi)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(yī)學應用帶來了新機遇。
【總編輯圈點】
這項研究成果擴展了我們對細胞結構和功能之間關系的理解，同時，也為生物醫(yī)學工程開辟了新途徑。它預示著一個可以通過設計和制造具有特定功能的人造細胞來解決復雜健康問題的時代即將到來。盡管如此，要將這些實驗室成果轉(zhuǎn)化為臨床實踐，還需要克服許多挑戰(zhàn)，包括安全性、穩(wěn)定性和大規(guī)模生產(chǎn)等問題。隨著科學技術的不斷進步，這些問題終將被逐一攻克，為人類健康帶來福祉。
