種植種子 將脫氧核糖核酸納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)到微米級(jí)

(波士頓)-哈佛大學(xué)Wyss生物靈感工程研究所和DFCI Dana-Faber癌癥研究所的納米生物技術(shù)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，由Wyss創(chuàng)立的核心學(xué)院成員William Shih博士領(lǐng)導(dǎo)，設(shè)計(jì)了一種可編程DNA自組裝技術(shù)。這一策略解決了強(qiáng)成核控制的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，并為超靈敏診斷生物標(biāo)志物檢測(cè)和具有納米尺寸特征的微米級(jí)結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展制造等應(yīng)用鋪平了道路。使用這種被稱(chēng)為“交叉聚合”的方法，研究人員可以通過(guò)嚴(yán)格依賴(lài)種子的成核作用，從細(xì)長(zhǎng)的DNA單鏈(稱(chēng)為“板條”)中編織出納米帶。該研究發(fā)表于《自然通訊》。

DNA納米結(jié)構(gòu)具有高度的生物相容性和可編程性，因此在解決各種診斷、治療和制造問(wèn)題方面具有巨大的潛力。例如，為了用作有效的診斷設(shè)備，DNA納米結(jié)構(gòu)可能需要通過(guò)觸發(fā)與可用于醫(yī)療點(diǎn)或臨床實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的低成本儀器兼容的擴(kuò)增讀數(shù)來(lái)對(duì)目標(biāo)分子的存在做出特異性響應(yīng)。

大多數(shù)DNA納米結(jié)構(gòu)是使用兩種主要策略中的一種來(lái)組裝的，每種策略都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性?！癉NA折紙”是由一條長(zhǎng)的單鏈支架鏈形成的，它被許多較短的短鏈穩(wěn)定在二維或三維構(gòu)型中。它們的組裝嚴(yán)格依賴(lài)于腳手架鏈，導(dǎo)致堅(jiān)固的全有或全無(wú)折疊。雖然它們可以在很寬的條件下以高純度形成，但是它們的最大尺寸是有限的。另一方面，“脫氧核糖核酸構(gòu)建模塊”可以通過(guò)許多短的模塊化鏈組裝更大的結(jié)構(gòu)。然而，它們的組裝需要嚴(yán)格控制的環(huán)境條件，沒(méi)有種子可以以錯(cuò)誤的方式啟動(dòng)，并將產(chǎn)生很大一部分不完整的結(jié)構(gòu)，需要移除。

“在過(guò)去的二十年里，DNA折紙術(shù)的引入是DNA納米技術(shù)領(lǐng)域最具影響力的進(jìn)展。我們?cè)谶@項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的垂直和水平交聯(lián)方法建立了Wyss分子機(jī)器人計(jì)劃的共同領(lǐng)導(dǎo)者，該計(jì)劃將可控的DNA自組裝擴(kuò)展到許多其他基金會(huì)，同時(shí)也是哈佛醫(yī)學(xué)院和DFCI大學(xué)教授的Shih說(shuō)?！蔽覀冾A(yù)計(jì)，在要求極高靈敏度的診斷應(yīng)用中，交聯(lián)聚合將廣泛實(shí)現(xiàn)具有可尋址納米級(jí)特征、算法自組裝和零背景信號(hào)放大的二維或三維微結(jié)構(gòu)的全部或全部形成。"

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