抗击胰腺癌的挑战之一是找到穿透器官致密组织的方法，以确定恶性组织与正常组织之间的边界。一项新的研究利用DNA折纸结构选择性地将荧光成像剂运输到胰腺癌细胞，而不影响正常细胞。这项研究由伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的机械科学与工程教授韩文秀和普渡大学的崔钟贤教授领导，发现专门设计的携带成像染料包的DNA折纸结构可以特定靶向人类KRAS突变癌细胞，这在95%的胰腺癌病例中存在。
这项研究的发现发表在《先进科学》杂志上。
DNA是一种长双链分子，使其成为折叠成纳米级支架的理想候选者，这些支架可以固定分子——在这种情况下是荧光成像染料——并创造新的合成分子结构。
研究团队利用3D打印的“肿瘤球”和模拟复杂肿瘤微环境的微流控系统（称为微流控肿瘤基质模型）开发了胰腺癌模型，以减少对动物组织的依赖，并加速临床应用到人类的转化。为了测试折纸结构在癌性组织中的吸收，研究人员将装有染料的DNA结构添加到肿瘤模型中，并通过荧光成像跟踪其运动。然后，他们将携带染料的结构施用于具有人体胰腺肿瘤组织的小鼠，以探索DNA折纸包在更生理相关条件下的分布。
团队实验了不同大小的管状和瓷砖形状的DNA折纸分子。他们发现，长度约70纳米、直径约30纳米的管状结构，以及长度约6纳米、直径约30纳米的结构在胰腺癌组织的吸收最为显著，而周围的非癌性组织并未被吸收。较大的管状分子和所有尺寸的瓷砖形状分子表现不佳。
“我们惊讶地发现，DNA折纸包的大小和形状变化对癌细胞与健康细胞的吸收影响如此之大，”韩说。“我原以为更小的结构更好，这样会有更多的积累，但看起来不仅仅是大小，还有一个特定的最佳形状。”
韩表示，下一步是探索装载化疗药物的折纸折叠DNA分子的使用，以选择性地运输到癌细胞，而不影响正常细胞。“使用经过工程设计的肿瘤模型来减少动物使用并加快药物发现的转化是我们非常自豪的另一个方向。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院和国家科学基金会的资助。韩还隶属于生物工程、卡尔·R·沃斯基组学生物学研究所、材料研究实验室以及贝克曼先进科学与技术研究所。
