未来的药物可能是人工生命形式

南丹麦大学物理、化学和药学系的楼晨光副教授与肯特州立大学的毛汉斌教授共同研发了一种特殊的人工混合分子，这种分子可能会创造出人工生命形式。他们现在在《细胞报告物理科学》杂志上发表了一篇关于其创造背后的领域研究状况的评论。该领域被称为“混合肽-DNA纳米结构”，是一个新兴领域，成立还不到十年。

卢的愿景是制造病毒疫苗（病毒的改良版和弱化版）和可用于诊断和治疗疾病的人工生命形式。

“在自然界中，大多数生物体都有天敌，但有些生物体没有。例如，一些致病病毒没有天敌。创造一种可以成为它们敌人的人工生命形式将是合乎逻辑的一步，”他说。

同样，他设想这种人造生命形式可以充当针对病毒感染的疫苗，并且可以用作装载药物或诊断元件并发送到患者体内的纳米机器人或纳米机器。

“人造病毒疫苗可能还需要大约 10 年的时间。另一方面，人造细胞即将出现，因为它由许多元素组成，在我们开始使用它们进行构建之前需要控制这些元素。但根据我们所掌握的知识，原则上，未来生产人造细胞生物体没有任何障碍，”他说。

卢和他在这一领域的同事将使用哪些构建模块来制造病毒疫苗和人工生命？ DNA 和肽是自然界中最重要的生物分子，使得 DNA 技术和肽技术成为当今纳米技术工具包中最强大的两种分子工具。 DNA技术提供了从原子水平到宏观水平的精确编程控制，但它只能提供有限的化学功能，因为它只有四个碱基：A、C、G和T。而肽技术则只能提供有限的化学功能。提供足够的大规模化学功能，因为有 20 种氨基酸可供使用。大自然利用 DNA 和肽来构建细胞中的各种蛋白质工厂，使它们能够进化成有机体。

最近，毛汉斌和楼晨光成功地将设计的三链DNA结构与三链肽结构连接起来，从而创造了一种结合了两者优点的人工混合分子。该工作于2022年发表在《自然通讯》上。

在世界其他地方，其他研究人员也在致力于连接 DNA 和肽，因为这种连接为开发更先进的生物实体和生命形式奠定了坚实的基础。

牛津大学的研究人员成功构建了一种由 DNA 和肽制成的纳米机器，可以钻穿细胞膜，形成小分子可以通过的人工膜通道。 （Spruijt 等人，Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 739-745）

在亚利桑那州立大学，Nicholas Stephanopoulos 及其同事已经使 DNA 和肽能够自组装成 2D 和 3D 结构。 （Buchberger 等人，J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1406-1416）

西北大学的研究人员表明，微纤维可以与 DNA 和肽自组装结合形成。 DNA 和肽在纳米水平上运作，因此考虑到尺寸差异，微纤维是巨大的。 （弗里曼等人，《科学》，2018, 362, 808-813）

内盖夫本古里安大学的科学家们利用混合分子创造了一种类似洋葱的球形结构，其中含有癌症药物，该结构有望在体内用于靶向癌性肿瘤。 (Chotera 等人, Chem. Eur. J., 2018, 24, 10128-10135)

“在我看来，所有这些努力的总体价值在于，它们可以用来提高社会诊断和治疗病人的能力。展望未来，如果有一天我们可以任意创造混合纳米机器、病毒疫苗和疫苗，我不会感到惊讶。”楼晨光说：“这些积木甚至可以创造出人造生命形式，帮助社会对抗那些难以治愈的疾病。这将是医疗保健领域的一场革命。”

资源 University of Southern Denmark. "The medicine of the future could be artificial life forms." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231005135616.htm>.