科學家研究出新演算法，DNA 摺紙將和 3D 列印一樣簡單

如果你想要 3D 列印幾英寸高的東西，擠壓成型的塑料是一種理想的材料。但是，當你需要只有幾納米大小的東西時，DNA 就是更好的選擇了——問題是誰有時間設計並一點點地組裝這種納米級物體呢？得益於一項最新研究，DNA 摺紙大師將來可以設計納米級 3D 物體外形，然後使用一種演算法來確定將它們放在哪個地方。

DNA 的結構不一定非得採用雙螺旋結構：通過調整鹼基的順序或取代其他分子，這種線性結構可以成為促使右轉或朝一個方向或其他方向彎曲的動因——如果具有先見之明的話，一根鏈就可以產生足夠多的彎曲和迴旋，形成有用的幾何形結構。

這些結構將可以被用於輸送藥物，封裝 CRISPR-Cas9 基因編輯元素等工具，甚至是存儲信息。

然而，問題的癥結在於，設計十二面體是一項極為複雜的任務，很少有人具有用手組裝這種複雜分子——由數千個鹼基對組成——的技能。這恰恰是麻省理工學院（MIT）、亞利桑那州立大學和貝勒大學等三所高校研究人員試圖改變的狀況，《科學》雜誌在今天對這項研究成果做了詳細描述。

麻省理工學院的馬克·巴斯（MarkBathe）在一份聲明中稱：「這項研究將一個有關專家設計人工合成物體所需 DNA 的問題，變成了一個物體本身是起點、而其 DNA 排序需要由演算法自動定義的問題。」

基本上，所有用戶都需要做的事情是，提供一種具有封閉表面的 3D 外形。它可以是多面體、圓環體（比如花托），或是像淚珠這樣的不太對稱的結構。只要你按照某種規格對它進行設計，然後將設計作品輸入到電腦上，你的工作就做完了。

三所大學的研究人員開發這種演算法是為了確定提供「支架」所需要的準確鹼基順序。所謂的「支架」就是單個 DNA 鏈，其本身可以彎曲並旋轉形成某種外形。它甚至還有一個很酷的名稱：DAEDALUS，也就是「用戶自定義結構的 DNA 摺紙序列設計演算法」（DNA Origami Sequence DesignAlgorithm for User-defined Structures）的意思。

這種演算法適用於各種各樣的外形——很顯然，他們在研究中也使用了 3D 單粒子低溫電子顯微鏡：

「這項技術可應用於醫學和基因編輯（gene editing）——這也是顯而易見的事情，但研究人員希望這種技術可訪問性的顯著提升，將使得他們可以探究在這些領域之外的用途。」

例如，通過這種方法，DNA 信息存儲有可能遠比現在的方法便捷。科學家還可以利用這種演算法，創造特有的單一結構，而有些部分可專門用於經過編碼的二進位數據——它基本上就是由 DNA 構成的納米級 ROM。這項技術是不是很酷啊？

巴斯說：「我們希望，這種自動化操作可以顯著增強別人使用這種強大的分子設計範例的參與性。」

翻譯：皓岳

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