上海应用物理研究所发表通过DNA纳米技术“重编程”活细胞方面的研究综述

2017/11/25 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:
    近日,中国科学院上海应用物理研究所在《自然-化学》杂志发表了通过DNA纳米技术“重编程”活细胞方面的研究综述,相关论文发表在Nature Chemistry, 2017, 9, 1056。
    细胞是生命获得的基本单元。如何调控和改造活细胞实现“重编程”是合成生物学发展的重要方向,并在生物制造、生物计算、智能诊断与治疗等领域有着广阔的应用前景。DNA纳米技术则是近年来兴起的一类通过精确DNA分子组装实现纳米构筑的方法。利用核酸分子(DNA/RNA)天然的“可编程”性,特别是基于DNA折纸术(DNA origami),研究者已实现了定制从一维到三维的形貌各异的精确纳米结构。这些结构可以作为框架精确组织各种分子的空间排布;还可以实现动态的构象变化,对外界指令或环境因素的变化做出特异性响应。由于核酸分子与生物体有天然的兼容性,适合于在活细胞和活体内工作。以核酸为统一的编程语言也有助于将相关工具模块化、通用化。鉴于此,如何应用DNA纳米技术的优势来发展新工具,实现活细胞内合成电路和“重编程”已成为一个研究热点。近期的进展包括:活细胞内原位自组装核酸纳米器件;基于细胞内核酸反应的逻辑运算;基于核酸以及CRISPR内切酶系统的信息编辑与存取等。这些进展展现了DNA纳米结构工具与细胞和生物体无缝衔接发挥生理作用的潜力。
    上海应用物理研究所樊春海研究团队近年来在DNA纳米结构与活细胞界面研究方面取得了一系列进展(Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1720),并发展了多种基于DNA纳米技术的生物检测(Nature Commun. 2017, 8, 14738)、生物计算(Nature Commun. 2015, 6, 10089)与活细胞成像(Nature Commun. 2017, 8, 15646)新方法。近期,他们应Nature Chemistry邀请,与美国亚利桑那州立大学研究者合作撰写了相关研究综述,从活细胞人工电路组装和重编程的角度出发,回顾了DNA纳米技术发展的重要节点及活细胞应用的最新进展,并展望了在活细胞和活体内实现规模化复杂人工电路的挑战和机遇。(物理生物学研究室 供稿)

集成化的活细胞“重编程”核酸电路的展望

Li, J., Green, A. A., Yan, H. & Fan, C. Engineering nucleic acid structures for programmable molecular circuitry and intracellular biocomputation. Nat. Chem. 2017, 9, 1056-1067
相关新闻