编织一个DNA纳米桶
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DNA纳米桶
日前，哈佛大学的一个学生团队在国际遗传工程机器(iGem)竞赛上展示了他们的一项设计——DNA纳米桶。
DNA纳米桶完全由DNA组成，直径约为30纳米。学生团队希望有朝一日能用它来把药物、基因或蛋白质递送到身体的特定组织。按照他们的说法，一种好东西应该配备轻便的包装才行。
参与该项目研究的学生Valerie Hoi-Ting Lau说：“众所周知，DNA是一种非常稳定的建筑材料，现在我们正设法利用它可以被设计的这一特性去构建我们想要的东西。”
DNA构建的突破性成果
近年来， DNA构建领域已经获得了突破。研究人员用化学药物制成了长且弯曲的DNA分子带，因此可以去设计DNA序列，以形成各种各样的形状。如今，科学家们已经用DNA构建出了二维的笑脸、复杂的图像以及三维的八边形。
以前的DNA建筑需要花费数年时间去设计和构造，但是今年早些时候发现的一种将DNA设计成特殊形状的方法，相对来说要容易得多。单个的DNA长链上镶嵌了更短的特殊设计的DNA序列片断，主要成分是化学药品。每个小片断只与DNA分子上特殊的点相结合，有计划地将这些主要成分沿DNA链放置，可以让分子自己组装成不同的形状。
为了用这种方法去构建三维结构，哈佛学生团队及其指导教师William Shih设计出一种可以折叠成小型、中空容器状的DNA序列，由一条单DNA分子组成，构造与敞口桶相似，这些DNA分子成锯齿状来回排列，形成了一种折叠片，折叠片自身围绕而形成了一个双层的圆柱体。
“桶”不负众望
Shih称，该设计是一顶真正的突破性成果。以前的DNA器皿，如八边形，壁上有很大的孔。但这种新结构的壁却十分坚固，理论上可以让纳米大小的物质安全地保存在“桶”内。
此外，有些DNA具有一种天生的松散状结构，使得三维形状不稳定，会塌陷。但是，构建DNA纳米桶的方法是将一连串的DNA单环连成一个折叠片结构，加大了其强度。加州技术研究所的科学家Paul Rothemund认为新设计具有独特的强度。
DNA构建最复杂的工作之一便是要去证实完成的结构与最初设计的一样。哈佛学生团队已经用电子显微镜对他们的DNA纳米桶进行了拍照，结果表明：形状和大小都和当初的设想一样。他们还进行了初步的测试，以确定“桶”是否能真正保护好内部物质而不受外部环境的影响。结果是肯定的：放置在桶内部的化学药品能有效地与其他化学物质隔离开，“桶”起到了保护隔离的作用，而通常情况下，这些化学物质是会相互结合的。
有望成为新型工艺材料
如果哈佛学生团队能把他们的发明运用在实际中，那么 “桶”状的设计思路将能克服一个至今未能解决的问题：DNA构建在微小结构中的应用局限。Rothemund说：“如果他们能制成递送药物的容器，就能证明采用DNA作为一种工艺材料将大有前景。”
虽然这项研究仍然处于早期阶段，但哈佛学生团队对未来充满了希望，他们已经开始用不同的分子去装饰“桶”，期待着能创造出一种容器，可以携带任何类型的药物，并能让药物分子定靶于特殊类型的细胞，以此来解决在基因或蛋白质等一些新疗法中的药物通常很难被直接递送某个组织等等问题。, http://www.100md.com(舒放)