和癌细胞打游击战的DNA机器人

lryu890215

生活中常有这样的桥段：有人到医院检查小毛病，却悲催地发现自己已经是癌症晚期。于是科学家们期望在不远的将来，这样的重大疾病能被扼杀在摇篮中。
为了实现这个愿想，希伯来大学、列日大学和加利福尼亚大学的科学家小组利用DNA制造出了一种分子机器人。它可以作为化学传感的逻辑装置，并用于药物导入。它与之前DNA机器人的不同在于，它是可编程的。
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一、如何实现可编程
机器人由三个“DNA钳”组成。“DNA钳”这种分子机制已经存在达十年之久，它巧妙利用了DNA四个碱基（腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶）的力学性能和其间的化学键关系，用一个柔韧的“铰链”来连接两条由几股碱基链构成的“手臂”。
+ F( s$ p5 c& F/ w8 Y7 W# Y; B" e( w! p科学家们已经发现，当起连接作用的碱基链被加入时，“DNA钳”的两只“手臂”会被拉向对方，“钳子”就会闭合；而起破坏连接作用的另外一种核酸被加入时，这条碱基链就会脱落，“钳子”便会张开。
在《美国国家科学院学报》的一篇报道中提到：

研究者们又发现了两对可控制“DNA钳”开合的触发机制。汞离子会使“钳子”迅速闭合，而半胱氨酸可移除汞离子，将“钳子”打开。上面提到的科学家小组中的一员——希伯来大学的伊塔马尔·威尔纳教授认为，PH值也是一种触发条件：增大氢离子浓度，使“DNA钳”所处的环境变为酸性，可以打开“钳子”；而适当增大氢氧根离子浓度，使环境变为中性，“钳子”又会闭合。DNA机器人中的每一套“钳子”都可以有不同的触发机制，例如：“钳子A”可被编程为响应汞离子和半胱氨酸，“钳子B”就只对PH值变化敏感，而“钳子C”就只响应特定的DNA链。

这样，三个“DNA钳”的开关组合就形成了DNA机器人的八种不同状态。这些状态不仅仅由“钳子”的当前开关组合来辨识，其前态也是状态辨识的一部分。如果知道最近一次添加的化学触发剂是什么，便可由当前状态递推出前态。这样一来，便又为DNA机器人提供了八种可用编程字。科学家小组现已列出了状态表和状态转移表。
二、如何治疗疾病
# d; f- E" G: m7 F& _9 xDNA机器人怎样治病？威尔纳教授说：“生理疾病都有着特定的‘生化标签’，而植入到身体中的机器人已被编程——它们遇到这些‘生化标签’时，会按照相应的实验室设定步骤进行响应。‘生化标签’会激活DNA机器人，使其释放治疗药物。”
威尔纳教授也给出了两个例子。他分析说，由于癌细胞呈酸性，正常细胞呈中性，若将DNA机器人分布于全身各处，那些突然检测到某处PH值变成了酸性的机器人，就会张开“钳子”，释放出抑制致病酵素的化学物质。同样的检测和反应机制也可用于预防中风带来的持续性损害：威尔纳和他的同事之前已经证明，这种机器人可以释放抑制摄取凝血酶的核酸。（中风后，体内会产生凝血酶，这种酶会杀死脑细胞。）
在药物释放完毕之后、再次遇到“生化标签”之前，机器人可以自动恢复休眠状态。目前制造的DNA机器人还比较简单。威尔纳教授说：“我们认为应该有更加复杂的逻辑操作，能够使一个DNA机器人对多种生化标签做出反应”。这样的装置将会是对抗疾病大军的卫士，也会成为新型医药的基础。
常言道，预防胜于治疗。但DNA机器人的出现可能会改变这一传统观点。

8 j* v' Q# M) c1 H4 [$ m+ b* v# X来源: ieee

byl33

大多数疾病和健康问题都是由多组基因对所共同决定的，而这些基因对中的某些可能也决定着其他的性状，贸然改变基因构成，存在着很大未知的风险。况且基因何其多，基因组合何其复杂，基因与疾病之间联系的研究现在仍然停留在很浅显的地方。欲通过改变基因来治疗疾病，谈何容易？！

sjt_20000

感觉很神奇，不知道有没有bug