DNA Origami Nanobots在开创性研究中杀死肿瘤

每年在美国检测到近170万新发癌症病例，每年仅在美国癌症就有近60万人死于癌症，使其成为全国第二大死因。治疗有时比疾病更糟，因为侵入性手术可能是创伤性的，化疗可能会导致对整个身体造成严重破坏的脱靶效应。但是描述了一种新技术 自然生物技术 使用纳米机器人 - 字面上的微观机器人 - 专门针对肿瘤并切断血液供应有可能永远改变治疗方法。

在2月份发表的论文中，一个国际科学家小组展示了使用DNA纳米机器人攻击小鼠和患有癌症的猪的肿瘤的有效性。这些纳米尺寸的机器人由DNA制成，可以在恰当的时间和地点展开自己，以便运送药物 只要 身体的确切目标。像折纸包一样折叠起来的DNA中含有凝血酶分子，凝血酶是一种使血液凝结的酶。

为了测试这种新型给药系统是否有效，来自亚利桑那州立大学和中国科学院国家纳米科学中心的科学家团队将纳米机器人注入肿瘤小鼠的血液中。他们发现治疗有效地靶向肿瘤，阻止其生长，甚至引发肿瘤死亡。

然而，阻止肿瘤生长并不足以证明药物有效，因为它必须证明自己是安全的。因此，研究人员还将纳米机器人注入巴马小型猪的血液中，这些小型猪已被证明是测试人类初步药物安全性的良好模型。纳米机器人的一个主要问题是它们可能会进入大脑并引起中风，但这种情况不会发生在受试动物身上。

纳米机器人的精确度，使其安全癌症治疗的潜力如此之大，是由于它们精心制作的结构。药物保持“包装”由DNA片组成，测量为60×90纳米，包裹凝血酶分子。在折叠片的外侧是核仁蛋白上的零分子，核仁蛋白是存在于与肿瘤生长相关的血管内壁中的蛋白质。

这些被称为适体的分子都靶向适当的位置来传递药物 和 当纳米机器人找到正确的位置时，实际上打开DNA片以暴露凝血酶。理论上，当凝血酶被释放时，它凝结血液进入肿瘤，从而使其需要生长的氧气匮乏。这种基本上扼杀肿瘤的方法让人联想到被称为血管生成抑制剂的一类癌症药物，它们有助于抑制喂养肿瘤的血管的生长。

这些纳米机器人显示出巨大的希望，但它们尚未为人类做好准备。为实现这一目标，研究人员正在寻找临床合作伙伴，以进一步发展这种治疗途径。尽管如此，它似乎在老鼠和猪身上起作用的事实使得像我这样的纳米机器人可能会在我们有生之年作为癌症治疗方法使用。

抽象： 纳米级机器人具有作为智能药物输送系统的潜力，可响应分子触发因素。使用DNA折纸，我们构建了一个自动DNA机器人，编程运输有效载荷并在肿瘤中特异性地呈现它们。我们的纳米机器人在外部使用DNA适体功能化，所述DNA适体结合核仁蛋白，一种在肿瘤相关内皮细胞上特异性表达的蛋白质，以及其内腔中的凝血蛋白酶凝血酶。核仁蛋白靶向适体既用作靶向结构域，又用作DNA纳米机器人机械打开的分子触发因子。因此，内部的凝血酶暴露并激活肿瘤部位的凝血。使用含有肿瘤的小鼠模型，我们证明静脉注射的DNA纳米机器人特异性地将凝血酶递送至肿瘤相关血管并诱导血管内血栓形成，导致肿瘤坏死和抑制肿瘤生长。纳米机器人在小鼠和巴马小型猪中证明是安全且免疫惰性的。我们的数据显示，DNA纳米机器人代表了癌症治疗中精确药物输送的有前景的策略。