南邮汪联辉团队开发DNA纳米机器人，实现精准消栓给药

血栓，血流在心血管系统血管内面剥落处或修补处的表面所形成的小块。它们是身体中“不定时的炸弹”，随时都有脱落、堵塞血管的可能。

目前，溶栓治疗是当前临床针对中风、心梗、肺栓塞等急性血栓的首选治疗方案。但融栓药物可能会无差别溶解纤维蛋白导致机体凝血功能异常，甚至危及患者生命。因此，融栓药物亟需精准给药方案。

近日，南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室和生物智能材料与诊疗技术国家级重点实验室培育建设点汪联辉教授、晁洁教授和高宇副教授带领科研团队开发了一种智能DNA溶栓纳米机器，可在血管内复杂病生理环境下识别血栓的生物标志物凝血酶，并通过针对凝血酶浓度的逻辑运算区分血栓和伤口凝块，实现靶向血栓的精准给药。

相关工作以“An intelligent DNA nanodevice for precision thrombolysis”为题发表在Nature Materials期刊。

 论文截图（图源：Nature Materials）

汪联辉团队设计的纳米递药机器人不仅创新设计了DNA纳米锁，保护药物活性；同时还加入了特定凝血酶浓度阈值控制器，首次在动物体内实现针对凝血酶浓度的逻辑运算，可准确区分正常纤维蛋白凝块及血栓。

另外，这款纳米递药机器人由人体的碱基构成，可由人体内酶降解并经肝肾代谢，因此具有优异的生物相容性。

目前，该产品已在脑中风、肺栓塞、颈动脉及腿静脉血栓动物模型中得到验证，能够显著降低了溶栓药物造成的凝血异常，实现智能化的精准给药。

研究团队计划在未来3至5年内完成智能DNA溶栓纳米机器在大型动物模型中的药效及安全性评估、DNA溶栓纳米机器的成药性研究及规模化生产工艺优化，积极申报临床试验并力争获得临床试验批件。

 基于DNA纳米技术的智能DNA溶栓纳米机器（图源：南京邮电大学公众号）

生物医药领域所涉及的病毒、基因等研究对象都处在纳米维度。近年来在药物递送和疫苗领域，DNA纳米机器人异军突起。

在2018年，国家纳米科学中心聂广军团队联合美国亚利桑那州立大学颜灏团队，共同研发了我国首款完全自主的DNA机器人系统，用于精准的药物设计和靶向癌症治疗。

这一突破为我国DNA纳米机器人研发打下基础，并引领着更多科研人员加入其中，创新迭代。

2022年，中国科学院合肥物质科学研究院杨良保团队研发了一款智能DNA分子纳米机器人。团队通过合理设计DNA分子，构筑成这款具有步移、结构开合、靶标捕获等动态功能的DNA纳米机器人，未来可用于狭窄的人体循环系统的药物靶向递送，以及定向治疗炎症或清除肿瘤。

 智能DNA分子纳米机器人非线性云集“围攻”靶标原子力显微成像（图源：中国科学院）

科研之余，一些科学家也在致力于将DNA纳米机器人运用至临床。2020年，聂广军教授与史权威博士一起成立了国内首家专注DNA纳米机器人开发和产业化的企业，北京君全智药生物科技有限公司（后简称：君全智药）。

目前，君全智药已经搭建起了DNA纳米结构搭建载药平台，并开发了两代专注药物递送智能纳米机器人，部分产品已进入临床前实验。另外，基于NDA纳米平台，还开发了DNA纳米仿生疫苗以及IVD产品。

此外湖南大学聂舟团队曾在2021年开发了一款“自漫步”的 DNA 分子机器人，据团队介绍该产品已开启临床前研究。其中，研究过程中发展的新型 G-四联体荧光探针 ThT-NE 已经由全球最大的化学试剂公司 Sigma-Aldrich 公司（现已被默克收购）实现了商业化，已经面向市场销售。

从目前的市场情况来看，国内DNA纳米机器人相较海外起步较晚，且市场参与者以初创企业为主，因此大部分产品还在研发、审批阶段。而海外由于布鲁克、牛津仪器、多伦多纳米仪器等大企业的入局，加速了该领域商业化的发展。未来，随着机器学习和人工智能等先进技术的出现，DNA纳米机器人定将在更多临床领域得到应用。