【Nature子刊】创新DNA纳米机器人——既可以调节血管又可以检测癌症

这种细胞机械敏感性的功能障碍与许多疾病有关，例如，癌症：癌细胞通过探测并不断适应其微环境的机械特性而在体内迁移。这种适应之所以成为可能，是因为机械感受器检测到特定的力，并将信息传递到细胞骨架。

目前，我们对于这些参与细胞机械敏感性的分子机制了解仍然非常有限。虽然已经有几种技术可用于施加受控力和研究这些机制，但它们有许多局限性。特别是，它们非常昂贵，并且不允许我们一次研究多个细胞受体，如果我们想收集大量数据的话，这将是一个非常耗时的使用过程。

DNA折纸结构

为了研究出替代方案，由结构生物学中心（Inserm / CNRS / Université de Montpellier）的Inserm研究员Gaëtan Bellot领导的研究小组决定使用DNA折纸方法。这使得利用DNA分子作为构建材料，以预先定义的形式组装3D纳米结构成为可能。在过去的十年中，该技术使纳米技术领域取得了重大进展。

这使得研究人员能够设计出一个由三种DNA折纸结构组成的“纳米机器人”。因此，它的纳米尺寸与人类细胞的大小相兼容。这使得第一次可以施加和控制分辨率为1微克牛顿的力，即牛顿的万亿分之一，相当于手指敲击笔的1牛顿的力。这是第一次人类制造的、自我组装的基于DNA的物体能够以这种精确度施加力。

研究团队首先将机器人与一个识别机械感受器的分子结合起来。这使得将机器人可以被引导到我们的一些细胞上，并专门对细胞表面的目标机械感受器施加力，以激活它们。这种工具对于基础研究非常有价值，因为它可以用来更好地了解细胞机械增效性所涉及的分子机制，并发现对机械力敏感的新细胞受体。有了这个机器人，科学家们还将能够更精确地研究在什么时候施加力，研究当施加力时，许多生物和病理过程的关键信号通路在细胞水平上被激活的过程。

研究意义

Bellot说：“设计一种能够在体内和体外应用皮诺顿力（piconewton）的机器人，满足了科学界不断增长的需求，并代表了一个重大的技术进步。然而，该机器人的生物相容性既可以被认为是在体内应用的优点，也可能代表了对可降解DNA的酶的敏感性的一个弱点。因此，我们下一步将会研究如何修改机器人的表面，使其对酶的作用不那么敏感。我们还将尝试找到机器人的其他激活模式，例如，使用磁场。”（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30745-2

https://phys.org/news/2022-07-nano-robot-built-dna-explore-cell.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。