華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室葉邦策教授課題組通過模塊化設計DNA分子機器，開發了一種多DNA分子機器交互網絡系統，成功模擬了脊椎動物獲得性免疫系統中細胞與細胞間通訊對病原體的識別，清除以及記憶。通過三種DNA分子機器分別模擬關鍵免疫細胞：樹突狀細胞（DC）、T細胞和B細胞，生動地展示了病原體侵襲過程中DC細胞，T淋巴細胞和B淋巴細胞的連續激活、抗體分泌、記憶形成和快速高效的二次應答。
利用一段HIV病毒基因序列模擬病毒侵入過程，當HIV序列不存在時，該系統中三種DNA分子機器均處於穩定的初始狀態。當HIV序列首次入侵後，機器DC由未成熟狀態變為成熟狀態，將抗原呈遞給機器T，使其由初始態轉變為輔助T細胞狀態，進而激活機器B釋放模擬抗體鏈與病原體結合，模擬免疫系統首次應答過程。當病原體再次入侵上述系統，無需機器DC和機器T參與，第一次應答過程中由機器B轉變成的機器PC可直接釋放抗體鏈與病原體結合，該過程比初次應答反應更高效，進而模擬了免疫系統的記憶功能及二次應答。模塊化設計可將該網絡交互系統進一步升級，響應於不同的分子，如腫瘤標誌物miRNA或蛋白、釋放小干擾RNA、反義寡核苷酸或miRNA抑制劑等，有望拓展開發感知細胞內多種刺激物的智能靶向診療系統。該工作將為DNA分子機器多樣化設計及高級生物應用（如疾病早期診斷治療、藥物智能載運和釋放等）提供全新的研究思路。
圖：多機器交互網絡系統模擬適應性免疫應答反應的原理示意圖。
該研究工作由博士生馬培強、碩士生黃慶和李華棟完成，以“A Multimachine Communication Network that Mimics the Adaptive Immune Response”為題發表在國際著名學術期刊《美國化學會志》（JACS），尹斌成教授和葉邦策教授為文章的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金委優秀青年基金項目、重點基金及高等學校學科創新引智計劃等項目資助。
英國皇家化學會Chemistry World並對此工作進行了詳細評述（https://www.chemistryworld.com/news/first-three-component-artificial-immune-system-made-of-dna-studded-gold-nanomachines/4011282.article）。
來源 華東理工大學生物工程學院
原文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b11545
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