近日，德國斯圖加特大學第二物理研究所傳來了一項引人注目的科研成果。該研究所的科研團隊，其中包括多位中國學生和教授，成功開發出了一種能夠改造人造細胞的DNA納米機器人。
這項創新技術能夠精準地控制合成細胞中脂質膜的形狀和通透性，為合成生物學領域的發展提供了強有力的新工具。據悉，相關的研究成果已經在《自然?材料》雜志的最新一期上發表。
在生物學中，細胞的形狀和結構對其生物功能起著至關重要的作用。這一理念與現代設計中的“形式追隨功能”原則不謀而合，即結構應根據其預期用途來設計。然而，在人造細胞上實現這一原則，一直是合成生物學面臨的重要挑戰。
斯圖加特大學的研究團隊迎難而上，針對這一挑戰開發出了全新的解決方案。他們利用信號依賴性的DNA納米機器人，實現了與合成細胞的可編程交互。這一技術不僅為調控細胞行為提供了新的途徑，而且還在微米尺度上成功地改變了周圍環境，影響了巨型單層囊泡（GUV）的形狀和功能。
巨型單層囊泡是模仿活細胞的一種簡單結構，它們由包含水性隔室的脂質雙層組成，是生物膜的簡化模型。研究團隊通過DNA折紙技術，構造出了可重構的納米機器人。這些機器人能夠在微米尺度上操作，成功地影響了GUV的形狀和功能。
研究人員發現，這些DNA納米機器人的轉化可以與GUV的變形以及模型GUV膜中合成通道的形成相結合。這些通道允許大分子如治療性蛋白質或酶穿越膜，并在需要時重新密封。這意味著，通過使用DNA納米機器人，可以精確地設計GUV的形狀和配置，從而在膜中形成傳輸通道。
“我們非常激動，因為DNA納米機器人在GUV上的功能機制在活細胞中沒有直接的生物對應物。”該論文的合著者之一表示，“這一發現為藥物和其他治療干預措施的管理提供了新的可能性。”
具體來說，這些變形的DNA納米機器人可以促使GUV變形并形成合成通道，允許大分子如治療性蛋白質或酶穿越膜。在需要時，這些通道還可以重新密封。這表明，DNA納米機器人不僅可以用于設計GUV的形態和配置，還可以實現膜內運輸通道的形成。
當這一系統應用于活細胞時，它有望促進治療性蛋白質或酶輸送到細胞中的靶點。這為更精確的藥物輸送和先進的治療干預措施鋪平了道路。未來，這一創新系統有望將大型治療分子有效地輸送到細胞中，為醫學領域帶來革命性的變化。
