结构性设计的DNA星可对登革热病毒进行超灵敏测试

 
脱氧核糖核酸星被完美配置以捕获登革热病毒，并在诱集装置弹起后亮起。图片来源：王星通过使用结构DNA纳米技术将DNA片段折叠成五角星状，研究人员创建了一个诱集装置，可捕获漂浮在血液中的登革热病毒。弹起后，无毒且自然地从体内清除的陷阱会亮起来。这是迄今为止针对蚊媒疾病最敏感的测试。
该检测技术今天在《自然化学》上发表，可以扩展到其他病毒，并适用于杀死它所诱捕的病毒。
该研究的通讯作者，化学助理教授，生物技术和跨学科研究中心成员王星说：“这比检测登革热的其他任何方法都灵敏，比临床测试高出100倍。”研究时位于伦斯勒理工学院(CBIS)。 “结合紧密，特异性高，使我们能够在感染的第一天就区分出登革热的存在。”
陷阱可能对许多不同的病毒有效，因为为了感染其宿主，所有病毒必须首先锁在细胞壁上并将其遗传指令散布到细胞中。在CBIS进行的2016年研究中，伦斯勒化学家罗伯特·林哈特(Robert Linhardt)和伦斯勒化学工程师乔纳森·多迪克(Jonathan Dordick)构建了一种合成聚合物，该聚合物与流感病毒上的一系列唾液酸闩锁点相匹配。在肺部，流感必须与唾液酸结合才能侵入肺细胞。合成诱捕器起诱饵的作用，在将流行性感冒锁入肺细胞之前就将其捕获。
该处理在14天内将小鼠的A型流感死亡率从100%降低至25%。但是，新研究的共同作者Linhardt和Dordick希望他们用作诱捕器框架的合成聚合物可能对身体有毒，因此不太可能被接受作为治疗剂。
Wang说，结构性DNA纳米技术是将DNA链折叠成设计的，定制的几何形状和物体的一种既定方法，为研究团队提供了一种无毒，可生物降解的替代方法，可以在其上构建新的陷阱。像密切相关的寨卡病毒一样，登革热的球形表面散布着多个闩锁点，以捕获细胞表面。
通过将各种DNA纳米结构形状叠加到病毒的图像上，研究小组确定了一个五角星-他们称之为“ DNA星”-作为DNA形状上的点与病毒上的闩锁点之间的最佳匹配。
Wang率先产生了DNA星。他还附加了特定的适体-病毒闩锁将与之结合的分子-精确地与恒星的尖端和顶点相连，从而使其与病毒上闩锁的分布对齐。
现在位于伊利诺伊大学香槟分校的王说：“您可以将恒星覆盖在病毒上，并精确地瞄准整个球体的半球。” “所有靶向这种病毒抗原的配体都可以完美地覆盖在DNA星上。如果我们只能在一个地方建立连接，那将是一种弱结合剂，但是有十个适体将病毒连接到星上，我们会紧紧控制目标。”
一旦与病毒结合，DNA星就会开始发出荧光，使其在血液测试中很容易看见。
“使用设计人员的DNA纳米体系结构作为诊断工具是第一步。下一步是一旦结合病毒就将其杀死。这也可以通过使用具有更好生物稳定性的DNA折纸纳米平台来重建DNA星形来完成。适体”，林哈特说。 “这是人们第一次以这种方式使用DNA纳米结构，但是这项技术是广泛的，我们可以期望将其用于许多其他应用。”
这项工作是CBIS出现的许多有希望的战略之一。
“这种变革性的发展将新颖的策略与新兴的医学解决方案技术相结合，而这些技术已经超越了传统方法。这正是CBIS跨学科环境旨在实现的研究类型，并且是工作水准的一个很好的例子我们正在生产。” CBIS主管Deepak Vashishth说。