《Nanoscale》陽明交大研發「DNA奈米藥物膠囊」 盼成癌檢、藥物傳遞新解方

撰文記者 巫芝岳
日期2022-07-05
《Nanoscale》陽明交大研發「DNA奈米藥物膠囊」 盼成癌檢、藥物傳遞新解方。圖為生化暨分子生物研究所助理教授廖韋晴(左二)與其團隊。 (圖片來源:陽明交大提供)

今(5)日,陽明交大宣布,其生化暨分子生物研究所的廖韋晴研發團隊,成功製造出一款DNA奈米水凝膠膠囊,可包裹藥物或訊號源(如螢光分子、螢光量子點) ,未來有機會發展為癌症相關微核糖核酸(microRNA)的檢測工具,或是在體內具控制釋放能力的藥物傳遞系統。該研究論文已發表於期刊《Nanoscale》。

生化暨分子生物研究所助理教授廖韋晴的團隊,利用DNA四種鹼基專一配對的性質,透過雜交鏈聚合反應,將DNA一層層包覆在碳酸鈣上,組裝出這項球型的立體結構。接著再移除碳酸鈣後,可形成中空、能包裹藥物或螢光分子、螢光量子點的球型DNA水凝膠膠囊。

這個大小奈米等級的膠囊,能嵌入特殊功能的DNA,讓膠囊具有類似機械開關的功能,當偵測到特定分子或環境酸鹼值後才會打開,釋放出其內的藥物或訊號源。

該團隊進一步在膠囊的橋接DNA上,嵌入microRNA-141感測序列;當膠囊偵測到環境中有目標的microRNA時,就會誘發DNA序列置換,讓膠囊像鑰匙開鎖般,進而釋放包裹在裏頭的訊號分子,透過這項作用,即得以測量環境中的microRNA表現量。 

(編按:microRNA為小片段的非編碼單股RNA分子,可調控基因表現,近來研究證據顯示,microRNA失調與癌症、心血管疾病、神經元疾病和發炎反應等疾病相關,因此microRNA的檢測,可望作為早期診斷的生物指標,或用於了解疾病發展階段。)

此外,若要提升這項偵測環境microRNA的速度,也能透過等溫鏈置換聚合/切口擴增反應(isothermal strand displacement polymerization/nicking amplification machinery),在短時間內產生大量刺激因子以開啟膠囊,使偵測更為精準即時。

陽明交大表示,由於microRNA與癌症具有關聯性,但又不易被偵測,因此,這項技術將有助於有效縮短偵測時間,並達到實際可應用的偵測極限。

廖韋晴也表示,該膠囊除了包裹訊號源用於體外生物標記偵測,也能用於裝載治療藥物,有鑑於DNA的高度生物相容性,將有機會發展成為在體內具控制釋放能力的藥物傳遞系統。

廖韋晴的研究團隊,主要專注於DNA相關奈米技術的開發,運用化學方法與技術,結合DNA分子的自我組裝、感測及結構重組的性質,將其應用於生醫領域中。

(報導/巫芝岳)