著名科学家颜颢Science发表重大技术突破

　　

生物通报道  Francis Crick在1953年绘制的一张粗糙的铅笔素描画是伦敦维尔康姆图书馆（Wellcome Library）贵重的馆藏之一。这张素描图第一次展示了DNA的双螺旋结构。然而几乎没人预料到了DNA简单的自组装特性以及它万能的承载信息的能力，能被应用到Watson和Crick（或事实上，大自然本身）从未想过的许多领域。

在发表于《科学》（Science）杂志上的一项新研究中，亚利桑那州立大学的颜颢（Hao Yan）教授，与来自麻省理工学院和Baylor医学院的同事们，描述了设计出由DNA构建的几何形体的一种新方法。他们提出了DNA折纸技术的一个新变种。DNA折纸技术是利用DNA的碱基配对特性在二维及三维空间中构建出一些微小的结构。

“无需太多人力输入DNA链折叠路径的有关细节，以一种从上至下的方式设计出任何想要的结构是DNA纳米技术领域中一个重要的挑战，”颜颢说。

他的合作者Mark Bathe领导麻省理工学院的研究人员，开发出了一种计算机算法仅通过输入一个目标形状来设计出DNA纳米结构。他们设计出了一个可以计算和输出必要的DNA链来形成设计架构的软件平台。随后在三家研究所用实验证实了这些结构的形成并系统确定了它们的特征。

该研究小组以惊人的分钟时间尺度设计出了一些有用的结构。并利用一些专门的成像技术，包括原子力显微镜和低温电子显微镜显影了这些几何形体。

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这种简化的技术有望大大扩展DNA折纸技术的使用超出专业团体，扩展在生物分子科学和纳米技术中可能的应用范围。这包括利用纳米颗粒来传递药物和靶向细胞，构建能够在医药和工业中执行各种活动的纳米机器人，设计出定制的光学设备。即将到来的更令人兴奋的一个创新就是利用DNA作为储存介质（1克的DNA可以储存700太字节的信息）。

颜颢是结构DNA纳米技术的领军人物，已发表学术论文近百篇，其中多篇发表在Nature和Science上。2008年1月，颜颢研制出了一种新型基因检测研究工具，有利于科学家们今后分析研究单个细胞内部基因表达的方式，以及蛋白活动的情况，开拓了基因检测的新思路。这一研究成果公布Science杂志上(华人科学家《科学》发布革新性新技术)。

2008年11月，颜颢领导来自亚利桑那州大学生物与化学研究所以及纽约大学化学系的科学家成功地在活体细胞内克隆人造DNA，该成果发表在PNAS杂志上(严浩继Science后解析人造DNA克隆技术文章登PNAS )。

2009年颜颢研究组又首次揭示了DNA纳米管，纳米环，纳米螺旋的3D特征，这些DNA纳米结构开创了新一代极其微小的电子和生物医药应用产品的先河。研究论文发表Science杂志的开年刊上(颜颢08，09两篇《Science》文章 )。

2011年，颜颢教授与亚利桑那州立大学生物设计研究所的研究人员利用一种新技术将不同半径的DNA链折叠成了三维形状，构建了类色花瓶和和甜甜圈的形状。这一研究成果为分子工程创制了更为多样的构件，并为制造能与生物分子相互作用的结构提供了一种方法。这一研究成果公布在Science杂志上(华裔领军人物Science杂志发表最新成果)。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Designer nanoscale DNA assemblies programmed from the top down

Scaffolded DNA origami is a versatile means of synthesizing complex molecular architectures. However, the approach is limited by the need to forward-design specific Watson-Crick base-pairing manually for any given target structure. Here, we report a general, top-down strategy to design nearly arbitrary DNA architectures autonomously based only on target shape. Objects are represented as closed surfaces rendered as polyhedral networks of parallel DNA duplexes, which enables complete DNA scaffold routing with a spanning tree algorithm. The asymmetric polymerase chain reaction was applied to produce stable, monodisperse assemblies with custom scaffold length and sequence that are verified structurally in 3D to be high fidelity using single-particle cryo-electron microscopy. Their long-term stability in serum and low-salt buffer confirms their utility for biological as well as nonbiological applications.

颜颢

1993年毕业于山东大学化学系，2001年在纽约大学获得博士学位，2001年至2004年在杜克大学任教，2004年至今在亚利桑那州立大学任教，2008年被亚利桑那州立大学破格聘为终身正教授。已发表学术论文近百篇，其中多篇发表在Nature和Science上。