旅美学者郭培宣phi29 DNA packaging motor获7百万美元资助

　　

生物通报道：一支国际性跨学科研究小组所率领的一美国国家纳米发展中心，最近从美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）获得7百万美元资助，致力于研究nanomotors在诊治癌症、AIDS、乙肝和流感等疾病中的作用。

第一步研究计划是利用nanomotors包装、呈递治疗用的DNA和RNA到达患病细胞。中心主席、分子病毒学教授郭培宣（Peixuan Guo）评价说这就有可能引发一场医疗改革，但是面临许多挑战。

 

“纳米医药，作为纳米技术的一个分支，涉及到工程学、生物学、化学、数学、计算机技术和物理学等众多领域，”郭说，“NIH中心将这些科学家组织起来，为纳米医药研发开辟了一个新局面。我们研制出一种类似于天然生物结构的医疗工具。这种仿生工具将由天然生物结构和合成结构构成，在纳米级别范围内工作。”

纳米技术被定义为1－100纳米大小的结构、设备和系统，根据其原子和分子的不同排列，获得不同的特征和功能。NIH纳米医学项目是由研究纳米级别生物系统的多个中心组成的网络。目的研究控制细胞中分子复合物的方法，诊治疾病。去年有四所纳米医学中心受到资助，如今NIH又公布了最后四所受资助的中心。

纳米医学面临的最大挑战之一是将新获得的纳米级别的工具与经典的人工合成技术、精巧的生物分子相结合，研制具有特异生物医学特征的材料。纳米医学中心的方法是采用一种病毒motor包裹治疗药剂，病利用一种在临床常用的药物呈递系统，将药物递送到患病细胞以治疗传染病。

利用DNA治疗面临多重障碍。首先是载体必须对DNA有保护作用，并以特异的疾病细胞为靶标，将DNA送到细胞内部后会释放DNA。二十多年以来，世界各国研究人员都试图找到一种有效的药物递送方法，既可以保护DNA又不会引起副作用。

“对于郭培宣研制的nanomotors以及我们的研究实力，我们很有信心” 化学教授David Thompson表示，将生物学和合成DNA递送系统结合起来，研制出一种混合体系，也许是解决上述难题大一个方法。

郭培宣的nanomotors来自于噬菌体phi29的motors。phi29的motors由排列为环状的6个包装核糖核酸（packaging ribonucleic acid，pRNA，生物通编者译）组成，包裹DNA并将DNA运送到衣壳中，ATP为这种RNA motors提供能量。DNA被挤入RNA环的中心，如同开红酒时螺丝刀扭转瓶盖。

  

 

郭培宣于1987年发现这种pRNA，研究结果刊登于Science杂志。1986年，他获得了模拟phi29的功能性nanomotors，研究结果刊登于PNAS。研究小组目前任务是利用nanomotors以相同的途径包裹DNA，将DNA运送到治疗作用的载体中。

郭培宣等构建的nanomotors DNA－包裹系统，含有修饰过的合成pRNA和重组的蛋白分子。因为pRNA噬菌体对人类细胞无害，nanomotors保留了修饰的和重新设计的病毒成分。被修饰的motors具有额外优势，在低患者体内不易引起不利的免疫反应，而且体积也被修饰的很合适。

“纳米级别的体积是向体内递送的理想大小，”郭说，“小一点的话，很有可能在没有发挥药效之前即被渗漏到肾中，大一点的话不易进入细胞。”

研究小组打算将此nanomotors附着在脂质片（lipid sheet，生物通编者译）、细胞膜和脂质体（liposome）上。脂质体可以代替衣壳，纳入含有DNA的phi29  motors。一旦nanomotors进入脂质体或者细胞外膜后，会释放DNA、药物等治疗分子。

脂质体被临床证实可以保护DNA，并以特异病态细胞为靶标，安全有效地将DNA运送到靶标细胞内。研究小组需要做的是研制出一种与nanomotors相容的脂质体，今儿结合二者为一种功能性药物递送系统。

研究小组成员之一、Cincinnati大学工程院院长Carlo Montemagno评价说这项计划是空前的，涉及到将生物motors植入一个对其完全陌生的环境。将一种病毒motors植入一个脂质体并保持其功能是一项极为困难的工作但是假如成功的话，将是医学领域的一大突破。

研究小组的另一项任务是研制一种检测nanomotors治疗疾病的新方法。通过将数千个nanomotors排列在一个硅片上，使其可用于生物传感器研究。“这将是一个很重要的分析工具，一次评定数千个分子，检测特异DNA/基因。这种硅片是以前所没有研究过的。”

其它纳米医学中心分别座落于Baylor大学医学院、Illinois大学、加州大学旧金山分校、哥伦比亚大学、乔治亚科技研究所、加州大学洛杉矶分校以及加州大学劳伦斯伯克力国家实验室。（生物通记者 小粥）