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Nature子刊:DNA“笼子”的妙用

2013.9.03

  来自麦吉尔大学的研究人员在最新一项研究中指出,DNA链制成的纳米结构可以用于封装小分子药物,并在特定的刺激下释放药物,这一研究成果公布在9月1日的Nature Chemistry杂志上。

  这项研究将有助于生物纳米结构在药物递送方面的应用,也将为设计以DNA为基础的纳米材料开辟新的道路。

  领导这一研究的麦吉尔大学化学教授Hanadi Sleiman表示,“这项研究很重要,不仅是对于药物递送研究,而且对于基本结构生物学和纳米技术,也具有重要意义”。

  DNA携带着所有生物体的遗传信息,从一代传给下一代。而且这种结构本身也可以用于构建纳米大小的结构。(一纳米为一米的十亿分之一,大约是人的头发丝直径的100,000分之一)。

  在这项研究中,麦吉尔大学的研究人员首先利用短DNA链构建的DNA立方体,并通过类脂质分子修改这些DNA结构,这些脂类像胶水一样将片段粘合在一起,DNA立方体内就能首尾相连,构建成一种能容纳药物分子的空间。

  麦吉尔大学的研究人员还发现,当这种粘补片段被放置到DNA立方体外侧表面的时候,两个立方体就能粘附在一起。这种组装新模式与蛋白折叠成功能结构的方式相似,Sleiman表示,“这为设计以DNA为基础的纳米材料,开启了新的道路。”

  Sleiman实验室此前曾发现金纳米粒子可以用于DNA纳米管的装载和释放,从而提出了一种初步概念,即这种方法可能可以用于药物传输。而这项最新研究则第一次证明小分子(比金纳米粒子小)能通过DNA纳米结构,经由这样的途径被操控。

  DNA纳米结构,相比于合成材料具有一些潜在的优势,后者常常被用于运输体内药物。文章的另外一位作者Thomas Edwardson表示,“DNA结构可以精确构建,具有生物降解性的特点,而且也可以很容易地调整其大小,形状和属性”。

  这种DNA“笼子”能在一种特殊核酸序列的存在下,释放药物。“许多病变的细胞,如肿瘤细胞,都会过度表达某些基因”,Edwardson补充道,“在未来,我们利用DNA立方体运输药物到病变环境中,然后启动药物释放。”

  目前Sleiman研究组正与Lady Davis医学研究所的研究人员合作,进行相关的细胞和动物实验,评估这种方法在慢性淋巴细胞白血病(CLL)和前列腺癌的作用。

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