全DNA納米機器人可探索細胞過程

用DNA建造一個微型機器人，并用它來研究肉眼看不見的細胞過程——這不是科幻小說，而是法國國家健康與醫學研究院（Inserm）、國家科學研究中心和蒙彼利埃大學的科學家們認真研究的主題。這種高度創新的“納米機器人”能夠更密切地研究在微觀水平上施加的機械力，這對許多生物和病理過程至關重要，代表了一項重大的技術進步。相關研究發表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

人體細胞受到微觀尺度上施加的機械力的影響，觸發了許多細胞過程所必需的生物信號，這些細胞過程涉及人體的正常功能或疾病的發展。例如，觸覺感知在一定程度上取決于對特定細胞感受器施加機械力。除了觸摸，這些對機械力敏感的感受器（稱為“機械感受器”）能夠調節其他關鍵的生物過程，如血管收縮、痛覺、呼吸，甚至檢測耳朵中的聲波等。

這種細胞機械敏感性的功能障礙與癌癥等許多疾病有關。癌細胞通過探測并不斷適應其微環境的機械特性在體內遷移。機械感受器可檢測到特定的力，將信息傳遞給細胞骨架。

目前，科學家們對這些涉及細胞機械敏感性的分子機制的了解仍然非常有限。已有的幾種技術可用于施加受控力量并研究這些機制，但存在局限性。

為了找到替代方案，Inserm研究員加埃坦·貝爾特領導的研究小組決定使用DNA折疊方法，即用DNA分子作為構建材料，以預定義的形式自組裝3D納米結構。

研究人員設計了由3種DNA折疊結構組成的納米機器人，其大小與人類細胞的尺寸相兼容，首次使施加和控制分辨率為1皮牛頓（即1牛頓的萬億分之一）的力成為可能。這是人類制造的、基于DNA的自組裝物體第一次能夠如此準確地施力。

該團隊首先將機器人與一種識別機械感受器的分子連接起來。這使機器人有可能指向人體的一些細胞，并專門向定位在細胞表面的定向機械感受器施加力以激活它們。

研究人員表示，這種工具對于基礎研究非常有價值，因為它可用來更好地了解細胞機械敏感性的分子機制，并發現對機械力敏感的新的細胞受體。有了納米機器人，科學家們還能夠更精確地研究在施力的什么時刻，生物和病理過程的關鍵信號通路在細胞水平上被激活。