DNA折紙是什么？與傳統(tǒng)折紙所選用材料不同，DNA折紙技術(shù)采用DNA鏈進(jìn)行折疊。DNA折紙術(shù)是近年來提出的一種全新的DNA自組裝的方法，是DNA納米技術(shù)與DNA自組裝領(lǐng)域的一個重大進(jìn)展。

此前已有研究證明，使用生物相容的、可降解的、基于DNA的生物機(jī)器人來治療癌癥是可行的。該研究共同作者、亞利桑那州立大學(xué)的顏顥（Hao Yan）表示，研究團(tuán)隊(duì)的初衷就是“找到可以應(yīng)用于人類癌癥治療的納米機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法”。

Yan和同事首先制作了一個自組裝的矩形DNA折紙，并和凝血酶結(jié)合起來。然后，使用DNA緊固件連接長方形的長邊，形成管狀納米機(jī)器人，內(nèi)部帶有凝血酶。他們設(shè)計(jì)了一種能將核蛋白（一種特定于腫瘤血管細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)）結(jié)合在一起的方法。這些納米機(jī)器人可以通過編程來傳輸分子載荷，并導(dǎo)致腫瘤血液供應(yīng)堵塞，從而導(dǎo)致組織死亡和腫瘤縮小。

亞利桑那州立大學(xué)的科學(xué)家編程DNA(以綠色顯示)尋找腫瘤細(xì)胞。 在這些納米機(jī)器人內(nèi)部，科學(xué)家植入了凝血酶(紫色)以阻止血液流向腫瘤。

　　一旦進(jìn)入血管(顯示為紅色管)“喂食”腫瘤，納米機(jī)器人就會打開(看起來平坦呈灰色)以釋放凝血酶(紫色)，其刺激血小板和凝血劑(紅色和黃色)以阻斷血管(血管末端顯示血塊)，并切斷腫瘤的供應(yīng)。

接下來，為了測試DNA納米機(jī)器人，研究人員將它們注射到感染了人類乳腺癌、卵巢癌、黑素瘤和肺癌的小鼠模型中。這些機(jī)器人抓住腫瘤部位的血管細(xì)胞，并在48小時內(nèi)在腫瘤血管內(nèi)引起大量血凝結(jié)，且不會引起體內(nèi)其他部位凝血。結(jié)果與對照小鼠相比，DNA納米機(jī)器人延長了小鼠的壽命，減緩或逆轉(zhuǎn)了腫瘤的生長。此外，在黑色素瘤的小鼠模型中，DNA納米機(jī)器人似乎能夠阻止黑色素瘤擴(kuò)散到肝臟；肺癌小鼠模型中，腫瘤生長減緩時，肺部甚至顯示出開始自我修復(fù)的能力。

“我們開發(fā)了第一個完全自主的DNA機(jī)器人系統(tǒng)，用于非常精準(zhǔn)的藥物設(shè)計(jì)和靶向癌癥治療。”Yan博士說:“凝血酶傳遞DNA納米機(jī)器人是DNA納米技術(shù)在癌癥治療中的一個重要進(jìn)展?！?p>當(dāng)然，如果納米機(jī)器人本身對人類構(gòu)成威脅，其治療腫瘤的能力就無從談起。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些機(jī)器人并沒有在腫瘤外凝結(jié)血液，也沒有在小鼠或豬身上觸發(fā)任何明顯的免疫反應(yīng)。

休斯敦衛(wèi)理公會醫(yī)院和威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師Mauro Ferrari評價(jià)道，“從小鼠模型到人類是一個巨大的工程。目前尚不清楚靶向核蛋白和遞送凝血酶是否具有臨床意義。但突破性性的是，這是一個平臺，研究人員可以用類似的方法做其他研究，這方面意義深遠(yuǎn)?！?p>雖然這些DNA納米機(jī)器人仍處于實(shí)驗(yàn)階段，還沒有在人類身上進(jìn)行測試，但它們顯示出了治療癌癥的巨大潛力?！拔覀兊难芯勘砻?，基于DNA的納米載體已經(jīng)被證明是一種有效的、安全的癌癥治療方法。”項(xiàng)目的研究人員之一Guangjun Nie表示， “我們目前正在與一家生物技術(shù)公司合作，將這種革命性技術(shù)轉(zhuǎn)化為一種可行的抗腫瘤治療方法。”

參考資料

Researchers use nanorobots to kill tumors in mice

Cancer-Fighting Nanorobots Programmed To Shrink Tumors

DNA Robots Target Cancer