【化学生物学】上海应用物理研究所设计DNA化学反应网络实现细胞行为的程序化调控

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近日，中科院上海应用物理研究所在程序控制化学反应网络（Chemical Reaction Networks, CRN）方面取得新进展，通过DNA分子反应构建了一种精确调控细胞粘附行为的DNA化学反应网络，实现了对芯片上细胞粘附行为的控制。相关研究结果发表在Journal of the American Chemical Society 上。

CRN在许多细胞过程中扮演着重要的角色，如动态调节细胞间以及细胞与细胞外基质间的相互作用。这些过程对生命体的新陈代谢、组织分化、衰老死亡等起到重要的调控作用。人造基质充分模拟了生物系统，为药物传递、生物分离、细胞工程等提供了可行的平台。然而，目前大部分基质的设计只针对单一变量，难以模拟生命体实现复杂的功能化调控，因此创造一种多重方式程序化调控细胞行为的技术被赋予厚望。

DNA-CRN具有信息存储量大、可编程等优势，可以设计成模块化的生物计算机。其中，链置换技术在纳米机器人、图像处理、基因调控以及神经计算方面发挥出很大的潜力。对细胞粘附行为的调控有助于深入研究生命体，细胞外环境对细胞行为的刺激过程起到至关重要的作用，而如果完全模拟胞外基质与细胞间的相互作用，人们需要同时进行多种反应。针对这一问题，上海应用物理研究所物理生物学研究室的樊春海研究员与华东师范大学的裴昊教授合作，指导博士生瞿祥猛、王少鹏、葛志磊等构建了一种DNA化学反应网络，通过引入细胞因子RGD，实现了对细胞粘附行为的程序化操控。该过程快速且对细胞无损伤，由于只与DNA序列设计有关，因此很容易实现对细胞行为的操纵。这一研究为操纵生物信号、动态调控微观环境、构建器官芯片等提供了新的途径。

该论文作者为：Xiangmeng Qu, Shaopeng Wang, Zhilei Ge, Jianbang Wang, Guangbao Yao, Jiang Li, Xiaolei Zuo, Jiye Shi, Shiping Song, Lihua Wang, Li Li, Hao Pei and Chunhai Fan

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Programming Cell Adhesion for On-Chip Sequential Boolean Logic Functions

J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 10176, DOI: 10.1021/jacs.7b04040

导师介绍

樊春海

http://www.x-mol.com/university/faculty/39472

裴昊

http://www.x-mol.com/university/faculty/39473

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