近日，德国斯图加特大学第二物理研究所传来了一项引人注目的科研成果。该研究所的科研团队，其中包括多位中国学生和教授，成功开发出了一种能够改造人造细胞的DNA纳米机器人。
这项创新技术能够精准地控制合成细胞中脂质膜的形状和通透性，为合成生物学领域的发展提供了强有力的新工具。据悉，相关的研究成果已经在《自然・材料》杂志的最新一期上发表。
在生物学中，细胞的形状和结构对其生物功能起着至关重要的作用。这一理念与现代设计中的“形式追随功能”原则不谋而合，即结构应根据其预期用途来设计。然而，在人造细胞上实现这一原则，一直是合成生物学面临的重要挑战。
斯图加特大学的研究团队迎难而上，针对这一挑战开发出了全新的解决方案。他们利用信号依赖性的DNA纳米机器人，实现了与合成细胞的可编程交互。这一技术不仅为调控细胞行为提供了新的途径，而且还在微米尺度上成功地改变了周围环境，影响了巨型单层囊泡（GUV）的形状和功能。
巨型单层囊泡是模仿活细胞的一种简单结构，它们由包含水性隔室的脂质双层组成，是生物膜的简化模型。研究团队通过DNA折纸技术，构造出了可重构的纳米机器人。这些机器人能够在微米尺度上操作，成功地影响了GUV的形状和功能。
研究人员发现，这些DNA纳米机器人的转化可以与GUV的变形以及模型GUV膜中合成通道的形成相结合。这些通道允许大分子如治疗性蛋白质或酶穿越膜，并在需要时重新密封。这意味着，通过使用DNA纳米机器人，可以精确地设计GUV的形状和配置，从而在膜中形成传输通道。
“我们非常激动，因为DNA纳米机器人在GUV上的功能机制在活细胞中没有直接的生物对应物。”该论文的合著者之一表示，“这一发现为药物和其他治疗干预措施的管理提供了新的可能性。”
具体来说，这些变形的DNA纳米机器人可以促使GUV变形并形成合成通道，允许大分子如治疗性蛋白质或酶穿越膜。在需要时，这些通道还可以重新密封。这表明，DNA纳米机器人不仅可以用于设计GUV的形态和配置，还可以实现膜内运输通道的形成。
当这一系统应用于活细胞时，它有望促进治疗性蛋白质或酶输送到细胞中的靶点。这为更精确的药物输送和先进的治疗干预措施铺平了道路。未来，这一创新系统有望将大型治疗分子有效地输送到细胞中，为医学领域带来革命性的变化。
