DNA纳米机器人可改造人造细胞为合成生物学发展提供全新工具

德国斯图加特大学第二物理研究所领导的团队开发出可改造人造细胞的DNA纳米机器人。这一创新技术能控制合成细胞中脂质膜的形状和通透性，为合成生物学发展提供了全新工具。相关成果发表在最新一期《自然·材料》杂志上。

可重构DNA纳米机器人在合成细胞表面工作。
图片来源：德国斯图加特大学

细胞的形态对生物功能至关重要，这一概念符合“形式追随功能”的设计原则。该原则强调结构应根据其预期用途来决定，而能否将此原则应用于人造细胞，正是合成生物学面临的重要挑战之一。随着DNA纳米技术的发展，科学家现已能够构建足够大的运输通道，允许治疗性蛋白质穿过细胞膜，为解决这一挑战提供了希望。

利用信号依赖性的DNA纳米机器人，团队此次实现了与合成细胞的可编程交互，这是应用DNA纳米技术调控细胞行为的重要一步。他们利用一种模仿活细胞的简单结构——巨型单层囊泡（GUV），通过DNA折纸技术构造可重构纳米机器人。这种机器人能够在微米尺度上改变周围环境，并且成功地影响了GUV的形状和功能。

具体来说，这些变形的DNA纳米机器人可以促使GUV变形并形成合成通道，允许大分子如治疗性蛋白质或酶穿越膜，在需要时还可以重新密封。这表明，DNA纳米机器人可用于设计GUV的形态和配置，从而实现膜内运输通道的形成。当应用于活细胞时，它能促进药物或酶的有效传输至细胞内部的目标位置，为药物递送和其他治疗干预措施开辟了新路径。

这项成果不仅展示了如何用DNA纳米机器人操控合成细胞，也为未来医学应用带来了新机遇。