DNA是一種納米級(jí)的物質(zhì)，它由A 、T、G、C 四種堿基組成，它的形狀就像是一個(gè)雙螺旋的小梯子。然而，DNA一定是這種雙螺旋結(jié)構(gòu)嗎?非也，DNA 可以被折疊為任何3D的形狀。

來自麻省理工等大學(xué)的科學(xué)家們通過一個(gè)特殊算法實(shí)現(xiàn)了這一切。整個(gè)過程就像是以DNA 的堿基為材料進(jìn)行納米級(jí)的3D打印。

如果是單鏈的DNA并不會(huì)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，而是以一定的空間扭曲存在。麻省理工的科學(xué)家正是利用了這一點(diǎn)，通過通過一個(gè)巧妙地算法來設(shè)計(jì)DNA中A、T、G和C堿基的位置，使DNA堿基扭向指定的方向，或者說是讓DNA 單鏈進(jìn)行足夠的彎曲和纏繞從而形成一個(gè)3D 幾何結(jié)構(gòu)。

其中最大的難度在于如何設(shè)計(jì)出這些幾何結(jié)構(gòu)，比如，僅僅讓DNA鏈組成一個(gè)十二面體就是一個(gè)極其復(fù)雜的任務(wù)，幾乎沒有人有經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚴止そM裝如此復(fù)雜的分子，這些分子往往由數(shù)以千計(jì)的堿基對(duì)組成。而這正是科學(xué)家們需要解決的問題。

科學(xué)家們研究出一種DNA折紙序列設(shè)計(jì)算法(DAEDALUS)實(shí)現(xiàn)這一切。這個(gè)算法將確定所需要DNA折紙序列設(shè)計(jì)算法的堿基的具體順序，就像提供了一個(gè)“腳手架”，然后一個(gè)DNA單鏈將圍繞著它進(jìn)行彎曲和纏繞，形成所需的形狀。科學(xué)家要做的是提供帶封閉曲面的3D形狀(比如多面體、圓環(huán)等)，然后將其輸入計(jì)算機(jī)，并規(guī)定好規(guī)格范圍。

下面就是科學(xué)家設(shè)計(jì)出的各種迷人的DNA形狀(這些照片是用3D單粒子低溫電子顯微鏡拍攝的)：

科學(xué)家表示，研究這種DNA 3D結(jié)構(gòu)，將可以用于輸送藥物、制造像CRISPR Cas9基因編輯元素這樣的封裝工具，甚至可以存儲(chǔ)信息。這種方法的應(yīng)用意義甚至將大大超越醫(yī)學(xué)和基因編輯領(lǐng)域。

這項(xiàng)科研成果已經(jīng)發(fā)表在了5月25日的《科學(xué)(Science)》雜志上。