科学家们在利用“DNA折纸”操控生物膜的结构和功能方面取得了重大进展。他们创建的创新系统可能增强大疗法试剂进入细胞的递送能力，为靶向药物递送及其他治疗技术标志着一个突破。该发展为合成生物学工具箱增添了有用的补充。
斯图加特大学的研究人员通过“DNA折纸”有效地控制了生物膜的结构和功能。他们新开发的系统可能改善大疗法载荷进入细胞的运输，为精确药物递送和其他治疗方法提供了新的途径。这一进展丰富了合成生物学中的资源。该研究成果由劳拉·纳·刘教授及其团队在期刊《自然材料》中详细介绍。
细胞的形状和形式对其生物功能至关重要。这反映了“形式追随功能”的概念，这是现代设计和建筑广泛认可的原则。将这一原则应用于人工细胞在合成生物学中提出了挑战。然而，DNA纳米技术的进展提供了有希望的解决方案，能够创建足够大的运输通道，以使治疗蛋白能够穿过细胞膜。像斯图加特大学第二物理研究所的劳拉·纳·刘教授以及马克斯·普朗克固态研究所（MPI-FKF）的研究员一样的科学家，开发了创新工具以管理合成细胞中脂质膜的形状和通透性。这些膜由包围水空间的脂质双层构成，作为生物膜的简化模型，帮助研究膜的动态、蛋白相互作用和脂质行为。
DNA纳米技术的突破
这一新工具为创造功能性合成细胞带来了希望。劳拉·纳·刘的研究旨在显著影响新治疗策略的开发。她的团队已经实现了使用信号依赖的DNA纳米机器人与合成细胞创建可编程的相互作用。刘表示：“这项工作标志着利用DNA纳米技术调节细胞行为的重要里程碑。”研究人员利用大型单层囊泡（GUVs），这是一种简单的、类似生物细胞的细胞大小结构。通过DNA纳米机器人，他们影响了这些合成细胞的形状和功能。
为蛋白质和酶创建新的运输通道
DNA纳米技术是劳拉·纳·刘研究的重点。她专注于DNA折纸结构，该结构涉及使用专门设计的短DNA序列（称为夹子）折叠DNA链。刘的团队利用这些DNA折纸结构作为可重新配置的纳米机器人，能够改变形状，从而影响其周围环境的微米水平。团队的研究结果表明，这些纳米机器人变换可能导致GUVs的形状改变和合成通道的生成。这些通道使大分子能够穿越膜，并且在必要时可以密封。
生物环境中完全人工的DNA结构
“这表明我们能够利用DNA纳米机器人设计GUVs的形状和构型，从而促进膜中运输通道的发展，”研究的共同作者斯蒂芬·努斯伯格教授说。“令人振奋的是，这些DNA纳米机器人在GUVs上的功能机制在活细胞中并没有确切的生物对应物，”努斯伯格补充道。
新研究促使进一步探询：是否有可能设计合成平台，例如DNA纳米机器人，其复杂性低于其生物等价物，同时仍能在生物环境中有效运作？
深入了解疾病机制并增强治疗
这项研究是朝着该目标的重要进展。DNA纳米机器人产生的跨膜通道系统允许特定分子有效地运输进入细胞。值得注意的是，这些通道很大，并且可以编程在必要时关闭。当应用于活细胞时，系统能够改善治疗蛋白质或酶在细胞内的靶向递送，为药物管理和其他治疗方法提供新的途径。“我们的方法为模拟活细胞的行为打开了令人兴奋的可能性。这一进展可能对未来的治疗策略至关重要，”研究的另一位共同作者、浩·严教授总结道。
