华东理工大学张惠展、吴海珍教授团队开发了名为“Ouroborosyn-ssDNA”的智能酶辅助复制平台，将机器学习算法与DNA酶法合成技术深度融合，首次在单一纳米体系中实现诊疗一体化，为癌症等疾病的精准诊疗提供了全新策略与工具。相关研究成果近日发表于《核酸研究》。
长单链DNA是构建DNA纳米结构、开发基因治疗载体及分子诊断探针的关键材料。然而，高效、高纯度长链DNA合成，尤其是上万碱基数的长单链制备，仍是国际公认的技术瓶颈。
Ouroborosyn-ssDNA平台通过机器学习算法对反应体系的温度、离子浓度及关键酶比例等参数进行全局优化，首次系统揭示了镁离子动力学与温度协同调控phi29 DNA聚合酶进程性的关键规律。在优化的甲酸盐缓冲体系中，该技术实现了长度高达15000个核苷酸的高纯度单链DNA的规模化合成，产量达到使用同类商业化试剂的4.73倍，纯度完全满足临床应用标准。
进一步地，研究团队开发了基于金电极模板固定与磁珠纯化的固相合成技术，实现了合成产物86.38%的高效回收，且合成的单链DNA形态均匀、二级结构可控。
此外，研究团队设计并构建了可高效装载CRISPR-Cas9基因编辑系统的六螺旋束DNA折纸结构。研究人员利用合成的长单链DNA，像折纸一样折叠成精密的“六螺旋束”纳米容器。这个微型机器同时携带了两套核心系统，其中一套是执行精准打击的“基因剪刀”（CRISPR-Cas9），另一套是即时汇报战况的“信号弹”（绿色荧光蛋白）。当“基因剪刀”成功剪断致癌基因（HPV E7）时，这个“剪切动作”就会瞬间点燃“信号弹”，实现了真正的“边打边看”，实时监控。
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkag131
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