DNA机器人还有多远?樊春海院士:目前用于治疗仍是梦想
2020-11-02
澎湃新闻
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  “目前拥有可用于治疗的DNA纳米机器人仍是一个梦想。我个人认为总有一天,我们会有基于DNA的机器、基于DNA的自组装机器、基于DNA的纳米机器人,来治疗人体内的疾病,从而改变人们对疾病以及对治疗学的看法。”

  在11月1日举行的第三届世界顶尖科学家论坛科学前沿话题讲堂上,中科院院士、上海交通大学化学化工学院王宽诚讲席教授樊春海就DNA制成的纳米级机器人做了专题报告,表达了其对DNA机器人治疗疾病的乐观设想。

  樊春海于2004年入选中国科学院百人计划,2007年获得国家杰出青年基金资助,2012-2016年任科技部纳米973首席科学家。入选美国科学促进会(AAAS)、国际电化学学会(ISE)和英国皇家化学会(RSC)会士。

  樊春海在演讲中提到,经过几十年的努力,现在人们可以制造非常复杂的分子机器。但就细胞而言,这些基于有机分子的机器不能在溶液表面或者是人体细胞内发挥作用。天然生物分子机器中的蛋白质在细胞内以高度保守的方式组装和分解,而运用有机合成的方式很难达到这种智能程度。

  在此基础上,樊春海提出了两个论点。第一,分子的自组装能够创造智能并使分子在细胞内发挥作用;第二,DNA是实现分子自组装目标的正确分子。

  为了满足两个论点的需求,樊春海引入了DNA折纸技术,该技术运作原理为:通过一个很长的单链DNA序列,合成几百个互补的小DNA序列,使得这些小DNA序列能和长DNA模板结合,最终形成不同的结构。

  樊春海介绍,经过20年的发展,现在已经可以通过DNA折纸技术来制作想要的任何形状。

  不同形式的DNA结构也被称为框架核酸,这种核酸基本上是一种人工设计的自组装核酸结构,它具有可编程的尺寸、形状和机械性能。有了这些DNA框架结构,意味着科学家就可以在纳米范围内精确地组织小分子,使其成为架构纳米物体的有效平台。另外值得一提的是,和传统的DNA相比起来,DNA框架可以更有效地进入细胞。

  基于以上因素,樊春海认为应用DNA框架结构来制造智能纳米机器人是一个不错的选择。目前,樊春海团队通过DNA组装技术制造了被嵌入程序并行、深度优先搜索程序的智能DNA导航器。这意味着DNA机器或DNA机器人可以在二维DNA表面工作,并具备了智能在表面上执行详尽的任务绑定。

  在最新的研究中,樊春海团队开发了对化学或生化刺激有反应的智能DNA纳米机器人。不过,尽管机器人已经成功地被放入微细胞和活细胞中,但它们是否能在细胞内正常工作仍然未知。

 

澎湃新闻记者 贺梨萍

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