DNA作為功能性生物大分子👨🏿‍🦲，已被廣泛用於醫學診斷和疾病治療等領域。在微觀尺度對DNA進行精準操控，是推動DNA應用走向“精準化”和“智能化”的重要基礎。近日🗽，我校附屬第十人民醫院孫奮勇教授、朱小立教授團隊在《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌連續發表兩篇DNA技術的最新研究進展，分別在DNA結構模型和DNA計算模型兩個DNA底層技術的研究上取得突破，為其今後的精準化和智能化應用奠定了重要基礎。

首創柔性核酸折紙技術實現mRNA藥物單分子遞送

3月10日🦵🏻🤰🏿，孫奮勇👗、朱小立團隊聯合附屬恒达醫院葛步軍教授團隊在Nature Communications雜誌在線發表了題為“Lantern-shaped flexible RNA origami for Smad4 mRNA delivery and growth suppression of colorectal cancer”的研究論文5️⃣。該研究提出了一種基於柔性核酸折紙技術的mRNA遞送新方案。在該方案中🫐，Smad4 mRNA既是核酸藥物💇，也是核酸折紙的骨架，實現了Smad4 mRNA的結直腸癌細胞靶向遞送❤️‍🔥🍭，並顯著抑製了結直腸癌的生長進程。

mRNA遞送在治療各種疾病中顯示出很高的應用價值，但其有效遞送仍是目前的一大挑戰。核酸折紙術可以將單鏈核酸分子折疊壓縮至納米級別，使其具有較線性DNA分子更穩定的理化性質。基於此，研究人員提出了一種用於mRNA遞送的燈籠狀柔性核酸折紙技術。該核酸折紙由一個靶標mRNA作為支架和兩個RGD修飾的環狀Staple RNA組成🤹🏻‍♀️，它們可以將mRNA壓縮到納米級，並促進其被細胞內吞。同時，與經典的核酸折紙不同，該柔性核酸折紙結構保留mRNA的大部分活性區域，從而確保其翻譯效率🕗。細胞與動物水平的實驗結果顯示該策略實現了Smad4 mRNA的結直腸癌細胞靶向遞送和胞內Smad4蛋白翻譯表達，從而對結直腸癌的生長進程進行有效抑製。該策略為mRNA的精準靶向遞送提供了新的方案👨🏽‍🏫，也為基於mRNA的結直腸癌治療提供了新的思路。

論文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36894556/

構建DNA納米骰子實現分子計算模擬和操控

4月28日，孫奮勇、朱小立團隊聯合上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心潘秋輝團隊在Nature Communications雜誌在線發表了題為“Throwing and manipulating and cheating with a DNA nano-dice”的研究論文。該研究基於立方體結構的DNA框架和氧化石墨烯的特殊性能👨🏽‍🦰，構建人工納米骰子系統🤵🏽，為DNA技術在分子計算模擬提供了新的模型📮👨‍⚕️。

骰子投擲，作為一種隨機模型，可以通過改變條件來表示不同概率的事件，以執行某些邏輯運算🤙🏼，但在分子尺度上實現這一過程還從未報道。該研究根據DNA立方體結構（骰子）在氧化石墨烯（投擲臺）上呈現的熒光信號進行骰子計數，從而模擬骰子投擲過程中不同點數的可能性🔬，並進一步使用熵驅動的鏈置換反應定向操縱骰子完成點數的人工翻轉，或改變骰子微結構引起點數概率的不等事件從而實現“作弊”。研究團隊所開發的可控DNA納米骰子未來有望應用於智能分子器件，在微觀尺度執行復雜的任務，如邏輯電路或色彩編碼，從而為疾病的智能分子診斷等應用奠定底層基礎。

論文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37117228/