DNA机器人发现并标记血细胞

这些纳米机器人是DNA分子的集合，其中一些附着在抗体上，被设计用来寻找一组特定的人类血细胞，并将荧光标签附着在细胞表面。该系统的细节发表在2013年7月28日的《自然纳米技术》网络版上。

该研究的高级研究员、哥伦比亚大学医学中心医学和生物医学工程副教授米兰·斯托亚诺维奇博士说:“这为使用这种分子靶向、治疗或杀死特定细胞而不影响类似的健康细胞提供了可能性。”“在我们的实验中，我们用荧光标记标记细胞;但我们可以用一种药物或毒素来杀死细胞。”

虽然其他DNA纳米机器人已经被设计为向细胞输送药物，但斯托亚诺维奇团队的优势在于它能够区分没有单一独特特征的细胞群。

细胞，包括癌细胞，很少拥有一个单独的、排他性的特征来区别于所有其他细胞。这使得很难设计出没有副作用的药物。药物可以设计成靶向具有特定受体的癌细胞，但具有相同受体的健康细胞也会被靶向。

更精确地定位细胞的唯一方法是基于一组特征来识别细胞。斯托亚诺维奇博士说:“如果我们在细胞表面寻找五种、六种或更多蛋白质的存在，我们就可以更有选择性。”大型细胞分选机有能力根据多种蛋白质识别细胞，但直到现在，分子治疗还没有这种能力。
工作原理

斯托亚诺维奇博士和他在哥伦比亚大学的同事没有构建一个复杂的分子来识别细胞表面的多个特征，而是使用了一种不同的、可能更简单的方法，这种方法基于多个简单分子，它们一起组成了一个机器人(作者更喜欢称之为自动机)。

为了识别具有三种特定表面蛋白的细胞，斯托亚诺维奇首先为分子机器人构建了三种不同的组件。每个组成部分都包含一段双链DNA，连接到一种特定于表面蛋白质的抗体上。当将这些成分添加到细胞集合中时，机器人的抗体部分与它们各自的蛋白质(图中为CD45、CD3和CD8)结合并协同工作。

在所有这三种成分都附着的细胞上，机器人起作用，第四种成分(下面标记为0)在DNA链之间启动链式反应。每个组成部分交换一条DNA链，直到交换结束，最后一个抗体获得一条荧光标记的DNA链。

链式反应在不到15分钟的时间内完成，只有含有这三种表面蛋白的人类血液细胞样本才会被荧光标记。

“我们已经用血细胞证明了我们的概念，因为它们的表面蛋白质是众所周知的，但原则上我们的分子可以部署在身体的任何地方，”斯托亚诺维奇博士说。此外，该系统可以扩展到识别四种、五种甚至更多的表面蛋白质。

现在，研究人员必须证明他们的分子机器人在活体动物身上起作用;下一步将在小鼠身上进行实验。