近期，天津大学/复旦大学仰大勇教授、天津大学姚池副教授、国家纳米科学中心郭小翠博士后合作在DNA功能材料创制和细胞器功能调控方面取得新进展，发展了一种DNA动态组装体系，实现了细胞内DNA可控顺序组装和线粒体功能干预。研究成果发表于国际权威期刊Advanced Functional Materials（先进功能材料）。主要作者包括研究助理袁美和（现为湖南大学博士生）、博士毕业生董宇航（现为北京化工大学博士后）和博士生吕兆月。研究得到国家自然科学基金资助支持。

  线粒体作为细胞内能量供应工厂，在细胞迁移等多种生物过程中起着关键作用。线粒体功能障碍干扰细胞正常的生理活动，影响细胞的行为和命运。因此，线粒体作为调控细胞行为和命运的潜在靶点受到广泛关注。外源材料在活细胞中构建动态材料体系是一种有前景的线粒体干预策略。然而，细胞环境复杂，精确控制胞内材料的动态组装仍具挑战。

  研究团队从材料化学创制出发，利用脱氧核糖核酸（DNA）材料优异的序列编程性和分子识别能力，发展了DNA纳米材料体系，利用DNA碱基互补配对性质，实现了DNA纳米颗粒在线粒体上的可控组装；通过调控DNA纳米材料进入细胞内的时间间隔，实现了线粒体功能可控干预。

  研究团队通过沉淀共聚合反应和杂交链式反应合成两种DNA纳米颗粒（Cy5-DNP_M和DNP_C）。Cy5赋予DNA纳米颗粒线粒体靶向能力，同时实现纳米颗粒在细胞内的可视化。Cy5-DNP_M被细胞摄取后，特异性靶向到线粒体；间隔一定时间后，DNP_C被细胞摄取，并通过碱基互补配对与Cy5-DNP_M组装，在线粒体表面形成带负电荷的DNA聚集体，干扰线粒体与细胞质之间的物质运输，导致钙离子水平升高，活性氧增加，线粒体膜电位下降，三磷酸腺苷生成减少，进而抑制细胞迁移的速率。缩短Cy5-DNP_M和DNP_C进入细胞的时间间隔，DNA纳米颗粒在更短的时间内完成组装，从而延长DNA聚集体在线粒体表面的滞留时间，增强线粒体干扰的程度。这种基于DNA纳米技术的精确靶向和时间可调的组装策略，将可编程DNA纳米结构在靶细胞器上次序组装，实现对细胞器的理性干预，有望促进精准医疗的发展。

图1. A) DNA纳米颗粒的构建（线粒体靶向DNA纳米颗粒，Cy5-DNP_M；互补DNA纳米颗粒，DNP_C）。B) 细胞内DNA纳米颗粒顺序组装实现线粒体干预。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202312880 

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