生物医学领域最新进展集锦 DNA折纸、近红外量子

  原标题:生物医学领域最新进展集锦 DNA折纸、近红外量子点、细胞突起分离、RNase稳定性纳米组件

  作为DNA纳米技术的后起之秀,框架式DNA折纸表现出优秀的自组装能力,在构建复杂结构方面得到了广泛应用。然而,类似的框架式折纸法尚未在无脚手架的“乐高”方法中得到充分探索。

  清华大学Bryan Wei团队提出了一种全新的完全由短链构建的线框DNA纳米结构设计方案。与早期研究的基序结构不同,本研究所采用的结构边缘由两个平行的双链体组成,两端具有交叉,并且有三个、四个或五个边缘从某个顶点射出。因此,通过控制特定顶点处的单链DNA或双链DNA连接体,可在相应的臂之间产生所需的角度。随后,基于这种基序结构自组装生成平面格子、八面体、二十面体等DNA纳米结构。总的来说,本研究提出了一种设计原则适用范围广的线框架构,为构建具有高可控性、高精度和高功能性的DNA纳米结构奠定了良好基础。

  多药耐药(MDR)病原体的出现是全球最紧迫的公共卫生危机之一。光激活量子点纳米疗法可以使抗生素的干燥通道恢复活力,使其成为具有高效转运、低成本和治疗效果的替代抗菌剂,并具有与传统小分子药物的作用机制。然而,光激活量子点所需的有限深部组织的可见光穿透,以及对微量重金属的依赖阻碍了其进一步的发展和应用。

  本研究报告了两种磷化铟量子点,它们在生物透明的光学窗口(近红外和深红光)中工作,以确保更长的穿透深度。近红外活性量子点可以设计成在病原体中产生治疗性超氧化物自由基,选择性地消除MDR致病细菌,避免了常规量子点中重金属离子对宿主细胞的毒性。本研究提供了一种有效的治疗方法,为推动量子点纳米疗法对抗MDR病原体提供了新思路。

  癌细胞从原发肿瘤转移扩散到远处器官,是癌症病人死亡最常见的原因。其中,以细胞突起引导的癌细胞迁移是目前已知的三种癌细胞的主要运动形式之一。

  突起前缘的局部生物分子被认为有助于细胞在迁移和侵袭过程中不对称性的产生和维持。因此,细胞突起中亚细胞基因表达的研究可能有助于进一步探索癌症的潜在分子机制,并可能探索出通过控制细胞突起过程来预防肿瘤进展的独特治疗方法。

  近日,美国康奈尔大学医学院附属休斯顿卫理公会研究所(Houston Methodist Research Institute)Lidong Qin团队开发了一个微流体平台(protrusion-generating chip,PG芯片),能够以单细胞精度高通量分离细胞突起,用于分析迁移癌细胞突起的基因表达。高通量的PG芯片能够在一次运行中排列数千个单元,精确地排列多种细胞类型的突起(如癌细胞、成纤维细胞、内皮细胞和神经元细胞)。这种均匀性水平不能用任何其他现有的方法来实现。随后,利用激光捕获显微切割(LCM)技术,从这些细胞突起阵列中分离了高纯度的细胞突起,范围从1到数千个。最后,本文从分离的细胞突起中成功地提取了信使核糖核苷酸(mRNA),并使用高通量测序技术获得了细胞突起的基因表达图谱。这一高度可控的细胞突起分离方法为亚细胞功能机制和相关信号通路的研究开辟了新途径,此外,作者认为这种微流体平台在多种生理过程中的细胞突起相关信号通路的理解和研究方面具有良好潜力。

  核糖核酸酶(RNase)介导的信使RNA(mRNA)降解对体内的mRNA传递造成了巨大阻碍。

  为克服这一问题,东京大学Uchida Satoshi团队提出了一种新的稳定机制来抑制RNase对mRNA的降解。通过RNA和阳离子聚合物/脂质修饰的mRNA杂交使其捆绑在一起,制备得到平均7.7个mRNA链组成的mRNA纳米组件(mRNA Nano Assemblies, R-NAs)。由此获得的R-NA相较于单独的裸mRNA提高了大约100倍的RNA酶稳定性,保留了产生蛋白质的翻译活性。最终,R-NAs在小鼠大脑中显示出高效的mRNA转染,证实了该策略在提高mRNA的传递效率以及体内给药方面的巨大潜力。

  精准的细胞表面聚糖重构对于细胞表面动力学调节、组织特异性成像和免疫治疗至关重要。如何将糖功能酶精确定位至细胞表面的同时,调控其活性进行聚糖重构是值得挑战的课题。

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