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《美國化學(xué)會志》報道華東理工大學(xué)在DNA分子機(jī)器交互網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及免疫模擬領(lǐng)域的研究新進(jìn)展

來源:華東理工大學(xué)      2020-03-10
導(dǎo)讀:華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點實驗室葉邦策教授課題組通過模塊化設(shè)計DNA分子機(jī)器,開發(fā)了一種多DNA機(jī)器交互網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),成功模擬了脊椎動物獲得性免疫系統(tǒng)中細(xì)胞與細(xì)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(jī)器分別模擬關(guān)鍵免疫細(xì)胞:樹突狀細(xì)胞(DC)、T細(xì)胞和B細(xì)胞,展示了病原體侵襲過程中DC細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的連續(xù)激活、抗體分泌、記憶形成和快速高效的二次應(yīng)答。該工作將為DNA分子機(jī)器多樣化設(shè)計及高級生物應(yīng)用,如疾病早期診斷治療、藥物智能載運(yùn)和釋放等提供全新的研究思路。


研究發(fā)現(xiàn),在利用一段HIV病毒基因序列模擬病毒侵入過程中,當(dāng)HIV序列不存在時,該系統(tǒng)中三種DNA分子機(jī)器均處于穩(wěn)定的初始狀態(tài)。當(dāng)HIV序列首次入侵后,機(jī)器DC由未成熟狀態(tài)變?yōu)槌墒鞝顟B(tài),將抗原呈遞給機(jī)器T,使其由初始態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助T細(xì)胞狀態(tài),進(jìn)而激活機(jī)器B釋放模擬抗體鏈與病原體結(jié)合,模擬免疫系統(tǒng)首次應(yīng)答過程。當(dāng)病原體再次入侵上述系統(tǒng),無需機(jī)器DC和機(jī)器T參與,第一次應(yīng)答過程中由機(jī)器B轉(zhuǎn)變成的機(jī)器PC可直接釋放抗體鏈與病原體結(jié)合,該過程比初次應(yīng)答反應(yīng)更高效,進(jìn)而模擬了免疫系統(tǒng)的記憶功能及二次應(yīng)答。模塊化設(shè)計可將該網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)進(jìn)一步升級,響應(yīng)于不同的分子,如腫瘤標(biāo)志物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(fā)感知細(xì)胞內(nèi)多種刺激物的智能靶向診療系統(tǒng)。英國皇家化學(xué)會Chemistry World對此工作進(jìn)行了詳細(xì)評述(https://www.chemistryworld.com/news/first-three-component-artificial-immune-system-made-of-dna-studded-gold-nanomachines/4011282.article)。

該研究工作由博士生馬培強(qiáng)、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(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會志》,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(xué)基金委優(yōu)秀青年基金項目、重點基金及高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃等項目資助。

原文鏈接: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b11545。


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