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环球微速讯:全DNA纳米机器人可探索细胞过程

来源:科技日报 2022-08-02 09:54:30
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【资料图】

用DNA建造一个微型机器人,并用它来研究肉眼看不见的细胞过程——这不是科幻小说,而是法国国家健康与医学研究院(Inserm)、国家科学研究中心和蒙彼利埃大学的科学家们认真研究的主题。这种高度创新的“纳米机器人”能够更密切地研究在微观水平上施加的机械力,这对许多生物和病理过程至关重要,代表了一项重大的技术进步。相关研究发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

人体细胞受到微观尺度上施加的机械力的影响,触发了许多细胞过程所必需的生物信号,这些细胞过程涉及人体的正常功能或疾病的发展。例如,触觉感知在一定程度上取决于对特定细胞感受器施加机械力。除了触摸,这些对机械力敏感的感受器(称为“机械感受器”)能够调节其他关键的生物过程,如血管收缩、痛觉、呼吸,甚至检测耳朵中的声波等。

这种细胞机械敏感性的功能障碍与癌症等许多疾病有关。癌细胞通过探测并不断适应其微环境的机械特性在体内迁移。机械感受器可检测到特定的力,将信息传递给细胞骨架。

目前,科学家们对这些涉及细胞机械敏感性的分子机制了解仍然非常有限。已有的几种技术可用于施加受控力量并研究这些机制,但存在局限性。

为了找到替代方案,Inserm研究员加埃坦·贝尔特领导的研究小组决定使用DNA折叠方法,即用DNA分子作为构建材料,以预定义的形式自组装3D纳米结构。

研究人员设计了由3种DNA折叠结构组成的纳米机器人,其大小与人类细胞的尺寸相兼容,首次使施加和控制分辨率为1皮牛顿(即1牛顿的万亿分之一)的力成为可能。这是人类制造的、基于DNA的自组装物体第一次能够如此准确地施力。

该团队首先将机器人与一种识别机械感受器的分子连接起来。这使机器人有可能指向人体的一些细胞,并专门向定位在细胞表面的定向机械感受器施加力以激活它们。

研究人员表示,这种工具对于基础研究非常有价值,因为它可用来更好地了解细胞机械敏感性的分子机制,并发现对机械力敏感的新的细胞受体。有了纳米机器人,科学家们还能够更精确地研究在施力的什么时刻,生物和病理过程的关键信号通路在细胞水平上被激活。 

责任编辑:kj005
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