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生物科技快速進展，近期一項突破性的研究成果有機會改寫未來的細胞工程。德國斯圖加特大學（University of Stuttgart）第二物理研究所所長劉娜（Laura Na Liu）研究團隊，成功開發出一種可以利用DNA奈米技術來控制合成細胞中膜脂質（lipid membrane）形狀和通透性的工具，為合成生物學領域帶來重大突破。

研究團隊運用DNA摺紙技術（DNA origami）設計出可以根據特定訊號改變形狀的奈米機器人，這些微小結構能夠精確地影響它周圍的微米環境。這些DNA奈米機器人（DNA nanorobots）能夠操控脂質雙層膜囊泡（giant unilamellar vesicles, GUVs）〔註〕，並在GUVs膜上形成可控制的通道。

〔註〕GUVs 為一種人工製造的囊泡結構，模仿了真實細胞的基本特徵，可以做為研究細胞行為的實驗平臺。

由DNA奈米機器人在在GUVs膜上製造出的可控制通道，不僅能讓大分子通過細胞膜，更可以根據研究者的需要開啟／關閉，為藥物傳輸系統開闢了新的可能性，特別是在需要將大型蛋白質或酶輸送到細胞內的治療方案中，具有重要的應用前景。

研究中最引人矚目的是團隊打造出的DNA奈米機器人，整個機制完全由研究團隊人工製造，且並不存在於自然界中。這意味著科學家們創造出了一個全新的人工系統，它不僅能在生物環境中運作，還可能比自然界既有的機制更加簡單有效。

從技術層面來看，研究團隊透過設計特定、被稱為「釘書針序列」（staple sequences）的DNA序列，將DNA分子折疊成預期的三維結構。這些結構能夠根據外在環境訊號做出反應，使團隊有機會以此技術精確調控細胞膜形態。

藉由調整DNA序列的設計，研究團隊可以精確控制奈米機器人的形狀變化和功能表現。這種高度的可控性使得該技術在個人化醫療方面具有獨特優勢，能夠根據不同患者的需求進行調整。在實驗過程中，研究人員還觀察到DNA奈米機器人具有良好的生物相容性，這些人工結構不會對生物系統產生明顯的負面影響。此外，DNA奈米機器人的製造過程相對簡單且可擴展，這為未來的大規模生產和應用奠定了基礎。

這項技術的潛在應用範圍相當廣泛。在藥物傳遞系統方面，這種可控的跨膜通道可以大幅提高治療蛋白質的輸送效率；在疾病研究領域，此系統為理解細胞膜動力學和蛋白質互作提供了新的研究工具；在合成生物學領域，這項技術為創建功能性人工細胞開闢了新的途徑，特別是在開發新型治療方法方面。

新聞來源
University of Stuttgart. (2025 January 13). New tool for synthetic biology. University of Stuttgart. https://www.uni-stuttgart.de/en/university/news/all/New-tool-for-synthetic-biology/