利用肿瘤细胞的内源性特性以实现DNA纳米机器的响应性激活在肿瘤治疗领域中取得了巨大的成功。通过与外部光照等刺激进行结合，这一策略能够对DNA纳米机器的激活进行时空控制。然而，考虑到光源的宏观暴露面积较大，如何在细胞水平上实现特异性激活仍然具有很大挑战性。研究表明，位于细胞膜上的DNA逻辑门有助于实现细胞特异性，但是输入DNA链在操作过程中的自由扩散往往会降低效率，并也会对实体肿瘤周围的正常细胞产生副作用。南京大学鞠熀先教授和刘颖教授设计了一个跨膜DNA逻辑计算策略，以在复杂的实体肿瘤微环境仅对癌细胞中的DNA纳米机器进行激活。

本文要点：

（1）实验通过在上转化纳米颗粒上修饰DNA链以制备了该DNA纳米机器UCNPs-DNA。LA-apt是一种能够锚定在癌细胞膜过表达受体上的DNA链，它和细胞内的miRNA-21可分别作为输入1和2。与细胞膜上的输入1杂交后，不仅该DNA纳米机器上的miRNA-21识别区域会暴露，而且还会将其递送到癌细胞中，进而与细胞内的输入2发生级联杂交以完成“AND”门操作，释放作为输出的DNA链L2。

（2）作为启动DNA纳米机器的触发器，L2能够相应地激活光敏剂玫瑰红以产生活性氧。实验结果表明，该DNA纳米机器可在复杂的实体肿瘤微环境中实现仅作用于癌细胞的高度精准治疗，因此这一研究也为实体肿瘤治疗提供了一个新的范式。

Yue Zhang. et al. Activating a DNA Nanomachine via Computation across Cancer Cell Membranes for Precise Therapy of Solid Tumors. Journal of the American Chemical Society. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c06361

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06361