宋杰课题组利用动态DNA结构调控cGAS-STING信号通路

DNA纳米技术将天然核酸链通过人工设计折叠形成了精巧且形状各异的结构，在药物递送和疾病诊断治疗等生物医学领域展现出了很大的潜力。DNA纳米结构在本质上是核酸分子，进入细胞后在一定程度上会被核酸感受器识别，从而引起先天免疫。不同程度激活先天免疫的DNA纳米材料在生物医学中有着不同的应用场景。一方面，先天免疫系统的及时激活和有效调控对于机体抵抗病原微生物的侵袭至关重要；另一方面，先天免疫反应如果过度激活，则会导致自身炎症反应和自身免疫病的发生。DNA结构进入细胞后的治疗效果与它们引起的先天免疫有着密不可分的关系，然而，目前对DNA纳米结构可能引起的免疫反应的认知水平依然有限。

信号通路研究（中国科学院杭州医学研究所供图）

近期，中国科学院杭州医学研究所宋杰团队进行了DNA纳米结构在激活cGAS-STING信号通路方面的研究。他们深入探讨了从双链DNA到DNA正四面体、DNA管乃至DNA折纸等多种DNA纳米结构对cGAS-STING信号通路激活的潜在影响。研究结果揭示了DNA双链的紧凑性与激发先天免疫反应之间的密切联系。基于这一发现，他们进一步利用可重构的DNA折纸多米诺阵列（DODA）作为研究平台，系统地探究了双链DNA的长度、数量及其空间排列如何共同调控cGAS-STING信号通路的激活强度。通过精确控制DNA折纸纳米结构上双链DNA的布局，他们成功展示了对cGAS-STING信号通路激活水平的调节，为未来设计具有特定免疫调节功能的DNA纳米材料提供了重要的理论基础和实验策略。

这项工作强调了在设计DNA纳米结构用于生物医学应用时，考虑其对免疫系统影响的重要性。研究团队将不同的DNA纳米结构转染至细胞并检测cGAS-STING信号通路的响应，证实了纳米结构中双链DNA的完整性及其空间排列对免疫激活起着决定性作用。特别是，DNA纳米结构的紧凑折叠能够显著抑制cGAS对双链DNA的识别与结合。此外，研究展示了通过纳米尺度的精确控制，可以实现对先天免疫通路激活程度的精细调节。这项研究不仅提供了对DNA纳米结构如何与免疫系统相互作用的新见解，而且为设计新型的免疫调节疗法和疫苗提供了潜在的工具。（中国科学院杭州医学研究所）

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