美國哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院與特種外科醫(yī)院的研究人員合作，用DNA分子創(chuàng)建了一支細(xì)胞“機(jī)器人艦隊(duì)”，這些納米尺度的“分子機(jī)器人”可以對特定的人類細(xì)胞進(jìn)行導(dǎo)向目標(biāo)追蹤并做上標(biāo)記，以便進(jìn)行藥物治療或者將其摧毀。發(fā)表在7月28日《自然·納米技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)版上的論文對這一系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

　　按照設(shè)計(jì)，這些部分附著有抗體的“分子機(jī)器人”能夠?qū)ふ乙唤M特定的人類血細(xì)胞，然后在細(xì)胞表面貼上熒光標(biāo)記。“這為利用這種分子來瞄準(zhǔn)、治療或殺死特定細(xì)胞，而不影響與之類似的健康細(xì)胞提供了可能性。”該研究的資深研究員、哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程副教授米蘭·斯托亞諾維奇說，“我們在實(shí)驗(yàn)中使用熒光標(biāo)記作為細(xì)胞的標(biāo)簽，但我們可以將其更換成藥物或毒素來殺死細(xì)胞。”

　　相比其他科學(xué)家設(shè)計(jì)的向細(xì)胞給藥的DNA納米機(jī)器人，斯托亞諾維奇的這支“艦隊(duì)”的優(yōu)勢在于，其能夠辨別那些不具有單一鮮明特征的細(xì)胞群。

　　細(xì)胞很少擁有一個(gè)可使自己與所有其他細(xì)胞區(qū)分開來的單一的、獨(dú)特的特征，癌細(xì)胞也一樣，這使得設(shè)計(jì)無副作用的藥物很難，因?yàn)樗幬镏嗅槍Π┘?xì)胞的特定受體也會(huì)鎖定擁有相同受體的健康細(xì)胞進(jìn)行攻擊。要更精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)細(xì)胞，唯一的方法就是基于一系列特征來識別它們。大型的細(xì)胞分選機(jī)器可以根據(jù)細(xì)胞表面的多種蛋白質(zhì)來區(qū)分，但到目前為止，分子療法尚不具備這種能力。

　　該研究團(tuán)隊(duì)沒有創(chuàng)建一個(gè)單一的復(fù)雜分子來識別細(xì)胞表面的多種特征，而是使用了一種不同的、可能更容易的方法：將多個(gè)分子組裝成了一個(gè)“機(jī)器人”。

　　為了識別一個(gè)擁有3個(gè)特定表面蛋白的細(xì)胞，研究人員首先為“分子機(jī)器人”建造了3個(gè)不同的組件，每個(gè)組件都包含一條雙鏈DNA，DNA鏈上附著有抗體，分別針對3個(gè)表面蛋白。當(dāng)將“分子機(jī)器人”放入一個(gè)細(xì)胞群中，其帶有抗體的部位就會(huì)分別與特定的蛋白綁定，然后協(xié)同工作。

　　只有被所有3個(gè)組件鎖定的細(xì)胞，“分子機(jī)器人”才會(huì)對其起作用，并用第4個(gè)組件啟動(dòng)DNA鏈的連鎖反應(yīng)：組件彼此之間交換DNA鏈，直到最后抗體獲得帶有熒光標(biāo)記的DNA鏈。因此，當(dāng)連鎖結(jié)束反應(yīng)時(shí)——在人類血細(xì)胞樣本中不超過15分鐘——只有帶有這3個(gè)表面蛋白細(xì)胞才會(huì)被做上熒光標(biāo)記。

　　“我們已經(jīng)用血細(xì)胞證明了我們的概念，因?yàn)檠?xì)胞的表面蛋白是眾所周知的，但在原則上，我們的分子可以在體內(nèi)任何部位部署。”斯托亞諾維奇說。此外，該系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，用以確定4個(gè)、5個(gè)乃至更多的表面蛋白。

　　不過，研究人員還必須證明他們的“分子機(jī)器人”在活動(dòng)物體內(nèi)也能工作，接下來他們將開展老鼠實(shí)驗(yàn)。