DNA納米機械人改造人造細胞

納米機械人已不僅僅存在於科幻電影中，各國科學家們正積極推動它們從基礎研究邁向真正的實際應用場景。德國斯圖加特大學日前發佈消息稱，該校研究團隊開發出可改造人造細胞的DNA納米機械人。這一創新技術能控制合成細胞中脂質膜的形狀和通透性，為合成生物學發展提供了全新工具。納米機械人是根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計製造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”，也稱分子機械人；而納米機械人的研發已成為當今科技的前沿熱點。

研究人員指出，細胞的形態對生物功能至關重要，這一概念符合“形式追隨功能”的設計原則。該原則強調結構應根據其預期用途來決定，而能否將此原則應用於人造細胞，正是合成生物學面臨的重要挑戰之一。隨着DNA納米技術的發展，研究團隊現已能夠構建足夠大的運輸通道，允許治療性蛋白質穿過細胞膜，為解決這一挑戰提供了希望。利用信號依賴性的DNA納米機械人，研究團隊此次實現了與合成細胞的可程式設計交互，這是應用DNA納米技術調控細胞行為的重要一步。他們利用一種模仿活細胞的簡單結構——巨型單層囊泡(GUV)，通過DNA折紙技術構造可重構納米機械人。這種機械人能夠在微米尺度上改變周圍環境，並且成功地影響了GUV的形狀和功能。

研究人員表示，具體來說，這些變形的DNA納米機械人可以促使GUV變形並形成合成通道，允許大分子如治療性蛋白質或酶穿越膜，在需要時還可以重新密封。這表明，DNA納米機械人可用於設計GUV的形態和配置，從而實現膜內運輸通道的形成。當應用於活細胞時，它能促進藥物或酶的有效傳輸至細胞內部的目標位置，為藥物遞送和其他治療干預措施開闢了新路徑。這項成果不僅展示了如何用DNA納米機械人操控合成細胞，也為未來醫學應用帶來了新機遇。

生物學家指出，這項研究成果擴展了我們對細胞結構和功能之間關係的理解，同時，也為生物醫學工程開闢了新途徑。它預示着一個可以通過設計和製造具有特定功能的人造細胞來解決複雜健康問題的時代即將到來。儘管如此，要將這些實驗室成果轉化為臨床實踐，還需要克服許多挑戰。

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