临床研究

以疾病的诊断、治疗、预后、病因为目标;以病人为对象;以群体研究为主要研究方法;以医疗机构为基地的一类医学研究的总称。通过临床研究获得治疗方法的安全性和有效性。在群体中进行药物测试,以期获得剂量、药物作用、不良反应等相关资料,从而对治疗方法进行安全性有效性评价。

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DNA纳米技术突破性进展一览

来源:本站原创 2017-09-25 22:33

本文中,小编整理了近年来DNA纳米技术助力医学进展的相关研究报告,分享给各位!

【1】Science:重磅!开发出分拣货物分子的DNA纳米机器人

doi:10.1126/science.aan6558     doi:10.1126/science.aao5125

在一项新的研究中,美国加州理工学院生物工程助理教授Lulu Qian和同事们开发出一种由单链DNA组成的纳米机器人,这种纳米机器人能够自主地在一种分子表面上“行走”,抓住某些分子,并且将它们释放到指定的位置上。相关研究结果发表在2017年9月15日的Science期刊上,论文标题为“A cargo-sorting DNA robot”。

何为纳米机器人?

Qian说,“正如机电传动机器人(electromechanical robot)被派送到遥远地方,如火星,我们想要派送纳米机器人到人类不能够去的微小空间,如血液。我们的目标是设计和构建能够执行复杂的纳米机械任务---货物分拣(cargo sorting)---的纳米机器人。”

【2】上海应物所等在DNA折纸纳米力学成像探针设计方面取得进展

纳米科学技术和生物科学技术相结合的纳米生物技术由于其独特的优势性越来越引起人们的关注。纳米材料具有特殊的表面效应、尺寸效应,表面能进行多种修饰,易与生物大分子蛋白质、核酸等相互作用,对生物分子的结构和功能产生特别的影响。

近日,中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室与上海交通大学、南京邮电大学合作,基于DNA纳米技术发展了一系列DNA折纸结构并作为纳米力学成像探针,实现了原子力显微镜下对基因组DNA的直读检测和高分辨成像。相关结果发表于Nature Communications杂志上。

【3】可以快速检测病毒的DNA纳米“机器”

由合成DNA构成的纳米机器(nanoscalemachine ),可以快速、准确、廉价地诊断出包括艾滋病在内的多种疾病。

近日,一项研究可能会彻底改变冗长,繁琐,昂贵的抗体检测流程,来帮助医生们更好地诊断传染病和自身免疫性疾病,如类风湿性关节炎和艾滋病(HIV)。一个国际研究团队设计并合成了一台纳米级别的DNA“机器”,该“机器”具有自定义修改功能,这使得它们可以识别特殊的目标抗体。本月,这个新方法发表在《德国应用化学杂志》(Angewandte Chemie)上,并且该研究团队承诺会继续研发快速,廉价的床旁抗体检测技术。这项技术有助于我们及早发现病情,节约医疗成本。

当抗体与DNA结合时,结构会发生改变或转换,进而产生光信号。该传感器不仅不需要化学活化,还可以在五分钟之内做出反应,这些特点使得我们可以轻松地检测目标抗体,即使面对的是复杂的临床样品,如血清。

【4】DNA纳米机器可检测艾滋病诊断抗体

一国际研究团队在最新一期《应用化学》杂志发表论文称,其设计并合成出一种纳米尺度的DNA(脱氧核糖核酸)机器,该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体。

一国际研究团队在最新一期《应用化学》杂志发表论文称,其设计并合成出一种纳米尺度的DNA(脱氧核糖核酸)机器,该机器的定制修改特性可支持识别特定的目标抗体。研究成果将给目前缓慢、繁琐且昂贵的抗体检测过程带来革命性变化,有助于诊断风湿性关节炎、HIV(艾滋病病毒)等感染和其他自身免疫性疾病,从而减少疾病治疗延误,降低治疗开支。

论文指出,抗体与该DNA机器的结合可引起结构性变化,并产生光信号。传感器无需化学激活,在5分钟内即可快速作用,即使在血清等复杂临床样品中也能容易地检测出目标抗体。

【5】Nat Methods:DNA折纸纳米工具或为开发新型癌症药物提供帮助

doi:10.1038/nmeth.3025

近日,来自卡若琳斯卡学院的研究人员通过研究深入剖析了EphA2受体的功能,EphA2受体对于许多形式的癌症发生非常关键,文章中研究者利用了新型的DNA的折纸技术来进行研究,即将DNA分子改变成为纳米结构,利用这种结构来检测细胞信号的关键理论,相关研究成果刊登于国际杂志Nature Methods上。

此前研究中发现EphA2受体在癌症发生过程中扮演着重要角色,比如乳腺癌等,和受体进行交流的分子名为配体分子,研究者假设,不同配体之间的距离影响着临近细胞受体之间交流的活性水平;基于此研究者就开展了一系列的实验来验证这种假设,他们利用DNA结构元件构建了一种稳定的杆状物,随后将其用于测定不同分子间的间距;研究者Bjorn Hogberg说道,我们在不同的周期内将配体分子同DNA杆状物进行吸附,这样纳米杆状物就会被置于含有乳腺癌细胞的溶液中,下一步研究者将会揭示EphA2在细胞中的激活状态。

结果显示,如果配体分子与DNA杆状物的距离非常近,那么受体分子也会在细胞中表现出较高的活性,这时细胞就会变得具有较低的侵袭力,最终其将并不易于转移。研究者说道,这项研究我们首次验证了上述假设,即EphA2的活性可以被周围细胞配体的间距所影响,这对于开发新型技术来检测细胞如何对周围细胞产生反应至关重要。

【6】Nat Nanotechnol:DNA纳米结构可直接送药进肿瘤

doi:10.1038/nnano.2013.309

加拿大研究人员发现一种金纳米粒子组装方法,可作为运输工具直接将癌症治疗药物或识别标记传送入肿瘤中。此项研究成果发表在最新一期《自然—纳米技术》杂志上。

研究报告第一作者、多伦多大学生物材料和生物医学工程研究所(IBBME)博士研究生周佑廷在接受科技日报采访时说,要让药物进入肿瘤,它们需具备一定的尺寸。肿瘤具有多孔特征,基于肿瘤类型和发展阶段的不同,孔的大小大约在50到500纳米之间。该项研究的目标在于,将足够小的纳米粒子穿过这些孔并悬浮在肿瘤内,以对癌症进行治疗或成像。如果粒子太大,它将无法进入肿瘤内,太小则又会很快地从肿瘤内溜走。

该研究所陈志和教授及其领导的研究团队通过创建与DNA“粘”在一起的模块化结构来解决上述问题。他们使用的分子组装模型,可像搭积木一样将精心制作的片状材料装配成精确结构。周博士说,这种设计策略的主要优势是高度模块化,从而允许纳米粒子在进进出出间交换成分,更容易地创建出多功能系统,或是筛选出具有理想生物学行为的纳米粒子。

【7】njp 2D MA:利用2D纳米孔检测DNA甲基化 新型癌症诊断技术有望被开发

doi:10.1038/s41699-017-0005-7

对癌症进行早期检测,就好像DNA中所发生的改变,或许能够帮助增强研究人员对癌症的诊断和疗法的进行,同时还能够帮助理解疾病的发病机制,日前,一项刊登在国际杂志npj 2D Materials and applications上的研究报告中,来自伊利诺伊大学的研究人员通过研究开发了一种新方法,该方法能够对DNA甲基化进行检测、计数并且绘图,而DNA甲基化是癌症发生的一种警示性标记。

这种新方法能够将DNA链穿过名为纳米孔的小孔结构中,而这种纳米孔位于一种电流能够通过的薄层材料上;Jean-Pierre Leburton教授表示,一个或者一系列甲基化并不是什么大问题,但如果存在很多甲基化,而且其又紧密“包裹”在一起,那么就会带来有害的影响;DNA甲基化实际上是癌症的开始阶段,因此研究者想通过研究检测DNA甲基化的水平以及这些甲基化之间的“亲密程度”到底如何,这就能够告诉研究者癌症所处的阶段。其它利用纳米孔来检测DNA甲基化的方法的分辨率都有效,而本文中研究者在仅有一个原子或分子厚的平板材料上打了一个孔,这个孔能够被盐溶液淹没,而且电流能够驱动DNA分子穿过该孔。

【8】DNA 条形码,私人订制纳米药物!

想象一下未来某天一个病人去医院检查,确诊后医生为了确定适合他 / 她的纳米药物,就先给他 / 她注射了小剂量的包含数百种纳米药物的混合液,第二天从病变区取出组织进行检测,随后便确定最适合的纳米药物并进行治疗……听上去似乎有点天方夜谭,但是研究人员的最新研究却正在向着这样的个性化治疗目标迈进,他们利用了一种叫做 DNA 条形码的技术进行纳米药物的筛选,以期实现个性化治疗。那么 DNA 条形码是什么呢?事实上,DNA 条形码就是一段核苷酸序列,可以通过 PCR 进行扩增以及基因测序的方法进行解码。通过使用 DNA 条形码标记纳米药物,研究人员可以找出最佳的治疗药物以及确定不同纳米颗粒的分布。

2016 年底,来自以色列理工学院的 Avi Schroeder 教授课题组在 Nature Communications 上发表了一篇有关抗肿瘤纳米药物个性化治疗的研究论文,他们采用了 DNA 条形码技术对包载不同抗癌药物的脂质体纳米药物的抗癌疗效进行了预测及验证。

目前临床使用的抗癌药物筛选主要通过取出病人肿瘤组织进行体外培养或者移植到免疫缺陷小鼠身上,然后再测试药物敏感性,但是由于肿瘤环境的复杂性,这种方法耗时久、操作复杂、准确率不高。为了解决这些问题,Schroeder 等人提出了使用 DNA 条形码这一技术在单细胞层面来标记、追踪和评估纳米抗癌药物的效果。

【9】纳米涂层细菌可有效转运口服DNA疫苗

标记免疫疗法治疗癌症又向前迈进一大步,科学家已经证明了纳米涂层细菌能有效转运口服DNA疫苗,这种疫苗能刺激人体自身的免疫系统发挥作用并摧毁癌细胞。这是第一次纳米涂料用于经体内细菌转运口服DNA疫苗。

与未经涂层的细菌相比,涂层细菌可以绕过很多“路障”,这些“路障”到目前为止限制了免疫反应,成为DNA疫苗治疗癌症面临的最大挑战。由新加坡南洋理工大学平远(音)和中国浙江大学唐谷平(音)领导的科研人员,在最近一期的《纳米通讯》上发表了相关论文。

通常来说,免疫疗法被认为是目前多种治疗癌症方法中的一种潜在替代化疗和放疗的可行方法,化疗和放疗能直接攻击并摧毁癌细胞,但也在治疗过程中损害了正常细胞。因为免疫疗法激发身体自身的免疫系统来对准并消灭癌细胞,因此,比其他疗法更加安全,带来的副作用也更少。

【10】ACS Appl Mater & Interfaces:新型DNA“金字塔”纳米结构可运输特定药物对细菌进行靶向杀灭

doi:10.1021/am502591c

细菌性感染往往会引发机体发烧及疼痛,但是利用抗生素就可以快速杀灭细菌阻断感染性疾病的发生,但是随着抗生素的使用,细菌就会慢慢对抗生素产生一定的耐受性,从而导致抗生素的失效。

近日,刊登在国际杂志ACS applied Materials & Interfaces上的一篇研究论文中,来自新加坡国立大学的研究人员开发出了一种抵御细菌感染的新型武器-DNA“金字塔”纳米结构,这种新型的金字塔纳米结构或许可以将细菌“罩住”从而比药物更为高效地将其杀灭。

研究者David Leong博士说道,有些感染性的病原体会隐藏很久,并不会被人类机体所识别,有时候抗生素也对其束手无策;工程化的纳米药物结构就可以运输药物直至细菌细胞中对其进行精准杀灭作用,但是这种运输载体还具有一定的毒性,因此这项研究中研究人员利用DNA为基础构建了一种安全有效的药物运输工具。

【11】JACS:基于DNA序列的新型纳米传感器或可助力癌症疗法研究

doi:10.1021/ja500619w

近日,来自意大利罗马第二大学等处的研究人员通过研究利用DNA开发出了一种新型工具,其可以对癌症细胞产生的化学变化进行检测并作出反应,这或许可以帮助将药物成功运送至肿瘤细胞进行作用,相关研究成果刊登于国际杂志Journal of American Chemical Society上。

文章中研究者利用纳米传感器在纳米尺度上测定了癌细胞的pH改变情况,判定癌细胞是酸性还是碱性的;许多生物分子比如酶类或者蛋白质都是会因为pH的轻微改变而被强烈调节,这些改变随后就会影响一些催化酶类的活性、蛋白质装配以及细胞膜的功能。

相比正常细胞,癌细胞通常具有较低的pH值,而癌细胞里面的pH值比细胞外部高,在活的有机体中pH的轻微改变会在小范围区域中发生,因此研究者开发出的纳米传感器可以测定癌细胞中的pH改变情况,这就为开发新型体内成像技术、药物运输技术和临床诊断策略提供了新的思路。(生物谷Bioon.com)

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