青年华裔学者Science封面获技术突破

　　

生物通报道：来自哈佛大学的一个研究组将DNA当做到积木，玩得不亦乐乎，在过去半年里接连发表了多篇Nature，Science文章，为生物学，纳米科学提供了重要的研究工具，具有重要的医药应用价值。

这一研究组就是华裔科学家印鹏（Peng Yin，音译）的研究组，印鹏的主要研究兴趣是基于触发分子几何学的工程生物成像探针，曾荣获2010年美国NIH院长创新奖。

众所周知，DNA是遗传信息的传递者，但是结构DNA纳米技术却利用了DNA作为遗传信息编码聚合物的优点，通过DNA分子卓越的自组装和识别能力实现精确的纳米构架，就如同纳米机械在工作一样。至今不少科学家们在这一领域获得了多项重要的研究成果。

今年6月，印鹏研究组就克服了之前的研究难题，提出了一种利用DNA“积木”设计的纳米设备，能将药物直接送至机体疾病所在之处。此后，9月这一研究组又发表论文，制造了一种新型的条形码，利用了DNA的天然自组装能力，将荧光分子附着到理想的位点，然后利用折纸技术用少数的荧光分子生成大量的条形码。由于它使得科学家们有可能比以往任何时候阐明更多的细胞结构，这可能会将许多添加到细胞成像的“工具箱”中。

而最新这项研究中，印鹏等人利用DNA“积木”创造出了100个三维纳米结构，这种积木结构是由印鹏发明出来的——利用一种称为单链片（single-stranded tiles，SSTs，生物通译）的方法，令这些单链结构环环相扣，形成DNA“积木”，就像是乐高积木一样，通过编程，研究人员能将这些单链片组装成精确的形状。

在此基础上，研究人员又进一步从原来的搭建平面墙壁，发展到了搭建三维的房子，这就意味着这一技术能用于研发更加精妙复杂的医学仪器，比如能选择性靶向疾病位置的设备，可编程的成像探针等等。

由于这一成果的重要，Science将其作为封面文章推荐给了读者。

（左边是计算机生成的3D模型，右边是对应的2D显微图像）

最初印鹏发明的DNA“积木”方法局限于2D，新研究的突破点就是3D。

要实现3D，诀窍在于首先准备一个大约长为32个碱基的DNA积木，其中每一个相配对的积木的方向要交错开来，呈90度角，从而研究人员就能构建出立体形状，凹凸有致的拼接积木，最终形成类似25纳米大小的三维结构。

“这是一个简单灵活，并可靠的方法，”印鹏说。

除此之外，还有一种构建三维结构的方法——DNA折纸，这种方法可用于构建复杂的形状，印鹏说，DNA折纸就像折叠一条长带子那样，把一条DNA长链反复折叠，形成需要的图形，就像用一根单线条绘制出整幅图画。折叠后的DNA长链，通过一些“钉子”对适当位置上的DNA短链加以固定，从而就能构建出了一张精美图谱来。

哈佛大学Wyss研究院基金主任Don Ingber表示，“我们正加速研制能利用生物兼容性DNA分子，作为结构进行应用的方法，这对于医药研究具有重要的意义。”

（生物通：张迪）

原文标题：

Three-Dimensional Structures Self-Assembled from DNA Bricks