JACS：基于DNA-Origami纳米阵列增强对细胞的结合亲和力

在疾病诊断中，细胞的表面蛋白通常通过受体-配体相互作用（RLIs）来识别，但它们的非均匀空间分布和多重结构导致了低的结合亲和力。构建与膜蛋白的空间分布相匹配的纳米结构以提高结合亲和力仍然是一个挑战。受免疫突触的多抗原识别的启发，该研究开发了基于DNA-Origami的多价诱导剂的模块化纳米阵列。通过调整适配体的价位和间隔，构建了特定的纳米结构，以匹配目标蛋白簇的空间分布并避免潜在的立体阻碍。研究发现，纳米阵列明显增强了目标细胞的结合亲和力，并能协同识别低亲和力抗原特异性细胞。此外，用于临床检测循环肿瘤细胞的DNA纳米阵列成功验证了其精确的识别能力和高亲和力RLIs。这种纳米阵列将进一步促进DNA材料在临床检测甚至细胞膜工程中的潜在应用。

图1. 基于DNA折纸的二维纳米阵列用于多抗原识别的示意图

图2. 基于DNA折纸的模块化二维纳米阵列的设计和表征

图3. 当DNA纳米阵列与靶细胞结合时，对适配体和辅助分子的价位和间隔的亲和力评估

图4. 评估O(I)3O(II)3O(III)3的DNA纳米阵列的靶向效率和结合稳定性

该研究开发了基于DNA折纸的纳米阵列，模仿免疫突触的特征目标识别模式，通过调整aptamers的价位和空间分布来实现精确的细胞识别和高亲和力结合。由于DNA折纸的可编程性，Apt-EpCAM和精确锚定在不同区域的辅助分子（Apt-EGFR和Apt-HER2）可以被构建成与膜蛋白空间分布相匹配的拓扑结构，以协同识别目标细胞。与单价Apt-EpCAM和单目标DNA纳米阵列相比，具有多抗原识别功能的模块化DNA纳米阵列可以在不同距离上结合EpCAM簇和相邻的蛋白质，以增强结合亲和力。DNA纳米阵列O(I)3O(II)3O(III)3呈现出高靶向效率和结合稳定性等优势，可以促进低亲和力抗原特异性的异质循环肿瘤细胞（CTCs）的检测。将O(I)3O(II)3O(III)3应用于临床样本中CTC分离和捕获，成功验证了其准确的识别和高结合亲和力。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c13825#

转自：“NANO学术”微信公众号

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