自 DNA 纳米机械人出生以来，迷信家们一向对这类新技巧充斥等待，特殊是在医治癌症上。想象一下，假如患者得了肿瘤，这类渺小的DNA机械人可以或许“潜入”患者体内并完成定位，最初操作一个“小型手术”，将会有若干性命能被抢救回来。
是以，迷信家们一向在尽力让这些“小家伙”步子迈得更快一点。而如今，我们离这个美妙愿景迈进了一年夜步！
近日，中国迷信家团队研收回了一种可编程、基于 DNA 折纸技巧的纳米机械人体系，这类纳米机械人可找到肿瘤，然后阻断血液供给来影响肿瘤的发展和转移。
DNA纳米机械人达到“衔接”着肿瘤的血管
中国迷信院国度纳米迷信与技巧中间（NCNST）赵宇亮和丁宝全两位博士引导的研讨团队与美国亚利桑那州立年夜学（ASU）生物设计研讨所份子设计和仿生学中间主任颜灏博士的试验室协作，在《天然生物技巧》（Nature Biotechnology）杂志上揭橥了题为“ A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo ”一文，文章对这类纳米机械人及其任务道理停止了具体描写。
研讨人员称，经由过程选择性地割断血液供给来“饿逝世”肿瘤的后果是很惹人注视的。例如，假如阻断血液，几个小时就可以够从肿瘤的状况看到后果，而且实用于简直任何类型的肿瘤。
丁宝全研讨员与中科院院士赵宇亮
颜灏博士
为了完成这一目的，颜灏团队将 DNA 折纸技巧作为这个DNA 纳米机械人体系的基本，从而将凝血酶特异性地递送至肿瘤，并在肿瘤供血血管中构成血栓，但不影响安康组织中的脉管体系。
经由过程对携带乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌和肺癌的小鼠停止实验，研讨人员找出了 DNA 纳米机械人在癌症供血血管中的“扎营扎寨”方法，有用割断了肿瘤的氧气和养分物“供应性命线”。
这类办法可以掌握肿瘤代谢，让肿瘤发育不良，并可克制部门肿瘤的转移。
更主要的是，研讨人员发明纳米机械人是平安的，而且在对正常小鼠和猪中停止的实验中，其并没有激发这些植物的免疫应对。
“我们为异常准确的药物设计和靶向癌症医治开辟了首个完整自立的 DNA 机械人体系，”颜灏博士称，“另外，因为一切实体瘤的供血血管根本雷同，这项技巧可用于多品种型癌症。”
8 只接收医治的小鼠中，3只的肿瘤完整衰退
该项目开端于 5 年前，其时 NCNST 的研讨人员初次斟酌应用基于 DNA 的纳米载体引诱血液凝结从而割断肿瘤的血液供给。颜灏在 DNA 折纸技巧方面研讨上成就颇深，这使得他可以将纳米医学概念进级为完整可编程的机械人体系。
“这些纳米机械人可以经由过程编程来传输份子有用载荷，惹起部分肿瘤血液供给受阻，从而招致组织逝世亡、肿瘤减少。”丁宝全传授指出。
每一个纳米机械人都由一个扁平的矩形 DNA 折纸制成，其面积仅为 90 nm×60 nm，厚度仅为 2 nm。将四个凝血酶份子衔接到这个“折纸板（origami sheet）”外面，然后将其卷成空心管，使凝血酶份子包裹在管内。
构成片状构造的DNA可卷曲为管状以携带药物
这些管构造经由过程紧固件链固定在一路，紧固件链包含设计为核仁素（在肿瘤相干的内皮细胞上特异性表达的卵白质）的 DNA 适体份子，终究的构造是直径约为 19nm，长度约为 90nm 的空心管状 DNA 纳米机械人。
搭载凝血酶的片状DNA
起首，该团队应用荧光信标来确认，当与核仁素联合时，纳米机械人如预期那样睁开。然后，他们停止了一系列体外试验，以注解负载凝血酶的纳米机械人（nanorobot-Th）可惹起血液凝聚。
接上去，研讨人员对小鼠模子内的纳米机械人停止了评价。荧光成像研讨注解纳米机械人集合在试验小鼠所携带的乳腺癌内并与肿瘤血管内皮联合。进一步剖析注解，纳米机械人可在给药 24 小时内，招致肿瘤血管闭塞；48 小时后涌现停止性血栓，72 小时后，在一切肿瘤血管中涌现显著的致密血栓。使人鼓舞的是，一切植物的重要器官均没有血栓或涌现其他异常，“这证实血栓构成对肿瘤血管体系具有特异性，”作者说道。
对携带肿瘤的小鼠所停止的其他研讨证明，打针纳米机械人的肿瘤发展更慢。这显示出其克制肿瘤发展的医治后果，而且植物存活率明显增长。
纳米机械人疗法在黑色素瘤小鼠模子中特殊有用，在八只接收医治的小鼠中，三只的肿瘤完整衰退，其存活时光也为存活中时的两倍。纳米机械人疗法还有用地阻拦了肝脏中黑素瘤转移过程，“这能够是因为原发性肿瘤成长遭到克制或血管化转移涌现衰退，”研讨人员写道。
DNA片断与肿瘤细胞特有卵白质的联合
对年夜型植物的正常组织相对平安
该小组还对两种分歧的哺乳植物停止了普遍的平安性研讨，个中包含巴马小型猪。这类植物在心理息争剖学上与人类异常类似。“研讨证实，在正常小鼠和巴马小型猪中应用这类纳米机械人是平安的并且不惹起免疫应对。在正常血液凝结或细胞形状上，也没有可检测到变更，”赵宇亮传授评论道。
更主要的是，没有证据可以注解纳米机械人会进入年夜脑。与对比组比拟，应用 nanorobot-Th 体系医治并没有招致凝血参数或组织学形状上涌现任何明显变更，这注解这类纳米机械人对年夜型植物的正常组织是相对平安的。
“DNA 纳米机械人传递凝血酶是 DNA 纳米技巧在癌症医治运用中的严重提高，”颜博士说，“在黑色素瘤小鼠模子中，纳米机械人不只可影响原发肿瘤，还阻拦了肿瘤转移。这显示出其在医治中年夜有可为。”
公道设计的携带各类药物的分歧纳米机械人组合能够有助于完成癌症研讨的终究目的：铲除实体瘤和血管化转移瘤。另外，今朝，这类技巧可以开辟为医治其他疾病的药物递送平台经由过程修正纳米构造，靶向组和负载货色的几何外形来医治其他疾病。
“DNA 纳米机械人体系，例如我们在此描写的具有靶向和触发释放特征的体系，可激起用分歧的靶向配体润饰的新型癌症医治剂的设计从而介导多种生物活性有用负荷的递送，诸如 siRNA 、化学医治剂或肽药物”，研讨团队建议道。
今朝，他们如今正在寻觅协作同伴来配合把这项技巧运用于临床理论。
