自身DNA纳米机器人自诞生以来，科学家们一直期待这项新技术，尤其是在癌症治疗方面。想象一下，如果病人有一个肿瘤，这个微小的DNA机器人可以“潜入”病人体内体内并且完成定位，最后动个“小手术”，会挽救多少生命。
因此，科学家们一直试图让这些“小家伙”走得更快。现在，我们已经离这个美好的愿景迈了一大步！
最近，中国的一个科学家小组基于DNA折纸技术开发出了一种可编程纳米。机器人系统，这个纳米机器人可以发现肿瘤，然后阻断血供影响肿瘤的生长和转移。
▲DNA纳米机器人到达连接肿瘤的血管。
中国科学院国家纳米科技中心(NCNST)赵博士和丁宝全博士领导的研究团队与美国亚利桑那州立大学(ASU)生物设计研究所分子设计与仿生学中心主任博士的实验室合作。在《自然生物技术》杂志上，发表了一篇题为“DNA纳米机器人响应体内分子触发而发挥癌症治疗作用”的文章。机器人并详细介绍了其工作原理。
研究人员表示，通过选择性切断血液供应来“饿死”肿瘤的效果显著。比如血液阻断，几个小时就能从肿瘤的状态看出效果，几乎适用于任何类型的肿瘤。
▲中科院丁宝全研究员和赵院士
▲严昊博士
为了实现这一目标，严昊的团队将DNA折纸技术称为DNA纳米。机器人系统的基础，从而将凝血酶特异性地输送到肿瘤并在肿瘤的供血血管中形成血栓，但不影响健康组织中的血管系统。
通过对乳腺癌，黑色素瘤，卵巢对患有癌症和肺癌的小鼠进行了测试，研究人员发现了DNA纳米机器人癌症供血血管中的“安营扎寨”模式，有效地切断了癌症氧气和营养物质的“供应生命线”。
这种方法可以控制肿瘤代谢，使肿瘤发育不良，抑制某些肿瘤的转移。
更重要的是，研究人员发现纳米。机器人它是安全的，没有引发正常小鼠和猪的免疫反应。
“我们非常准确。药物设计和靶向癌症治疗，并开发了第一个完全自主的DNA。 机器人“系统，”严昊博士说此外，由于所有实体肿瘤的供血血管基本相同，因此该技术可用于多种类型的癌症。"
在8只接受治疗的小鼠中，3只肿瘤完全消退。
该项目始于五年前，当时NCNST的研究人员首次考虑使用基于DNA的纳米载体来诱导血液凝固并切断肿瘤的血液供应。严昊在DNA折纸技术的研究中取得了巨大的成就，这使他能够将纳米医学的概念升级为完全可编程的。机器人系统。
“这些纳米？机器人分子有效载荷可以通过编程传递，使局部肿瘤的血液供应受阻，导致组织死亡，肿瘤萎缩。”丁宝全教授指出。
每纳米机器人它们都是由一张面积只有90 nm×60 nm，厚度只有2 nm的扁平长方形DNA折纸制成。四个凝血酶分子连接在这个折纸薄片的表面，然后它被卷成一个空心的管子，这样凝血酶分子就被包裹在管子里了。
▲形成片状结构的DNA可以卷曲成管来携带。药物
这些管状结构通过紧固件链固定在一起，紧固件链包括设计为核仁素(肿瘤相关内皮细胞上特异性表达的蛋白质)的DNA适体分子，最终结构是直径约19nm、长度约90nm的中空管状DNA纳米。机器人。
▲负载凝血酶的片状DNA
首先，研究小组使用荧光信标确认当与核仁素结合时，纳米机器人果然散开了。然后，他们在体外进行了一系列实验，以显示装载凝血酶的纳米颗粒机器人(nanorobot-Th)会导致血液凝固。
接下来，研究人员研究了小鼠模型中的纳米粒子。机器人进行了评估。荧光成像研究表明纳米粒子机器人在实验小鼠携带的乳腺癌中聚集并与肿瘤血管内皮结合。进一步的分析表明，纳米粒子机器人给药后24小时内可导致肿瘤血管闭塞；48小时后出现进行性血栓形成，72小时后所有肿瘤血管出现明显致密血栓。令人鼓舞的是，所有动物的主要器官都没有血栓或其他异常。“这证明血栓形成是肿瘤血管系统特有的，”作者说。
对携带肿瘤的小鼠的其他研究已经证实，注射纳米粒子机器人肿瘤生长得更慢。由此可见其抑制肿瘤生长的治疗效果，动物存活率明显提高。
纳米机器人该治疗在黑色素瘤的小鼠模型中特别有效。在8只接受治疗的小鼠中，有3只小鼠的肿瘤完全消退，其存活时间是存活小鼠的两倍。纳米机器人该疗法还有效地防止了黑色素瘤在肝脏中的转移。“这可能是由于抑制了原发性肿瘤的发展或血管化转移的消退，”研究人员写道。
▲肿瘤细胞特异性的▲DNA片段和蛋白质的结合。
对大型动物正常组织绝对安全。
该小组还对两种不同的哺乳动物进行了广泛的安全性研究，包括巴马小型猪。这种动物在生理和解剖上与人类非常相似。“研究证明，这种纳米用于正常小鼠和巴马小型猪。机器人它是安全的，不会引起免疫反应。在正常的血液凝固或细胞形态方面没有可检测的变化，”赵教授评论说。
更重要的是，没有证据表明纳米机器人会进入大脑。与对照组相比，纳米机器人-Th系统的治疗没有导致凝血参数或组织形态学的任何显著变化，这表明这种纳米机器人-Th系统的治疗效果更好。机器人对大型动物的正常组织是绝对安全的。
“DNA纳米机器人“凝血酶的递送是DNA纳米技术在癌症治疗中应用的一大进步，”严博士说在黑色素瘤的小鼠模型中。机器人既能影响原发肿瘤，又能防止肿瘤转移。这说明它在治疗上有很大的潜力。"
设计合理，可携带各种药物不同纳米的机器人联合可能有助于实现癌症研究的最终目标:根除实体瘤和血管化转移瘤。此外，目前这项技术还可以发展到治疗其他疾病。药物递送平台通过修改纳米结构、目标群体和装载货物的几何形状来治疗其他疾病。
“DNA纳米机器人系统，例如本文所述的具有靶向和触发释放特征的系统，可以刺激用不同靶向配体修饰的新癌症治疗剂的设计，以介导各种生物活性有效载荷的递送，例如siRNA、化疗剂或肽。药物”，研究小组建议。
目前，他们正在寻找合作伙伴，共同将这项技术应用于临床。