[发明专利]一种DNA纳米机器及其在降低血糖中的应用

说明书

本发明提供一种DNA纳米机器，包括由核苷酸序列构成的感受器和执行器，所述感受器中含有用于与葡萄糖分子结合的核苷酸链R链，还包含核苷酸链Hs链和用于封闭Hs链的封闭链Bs链，所述执行器中包含用于与所述感受器中的Hs链共同作用而执行一定功能的核苷酸链Ha链和用于封闭Ha链的封闭链Ba链，所述Hs链和Ha链能够部分链段碱基配对，因而能结合形成二聚体结构，而所述封闭链Bs链和封闭链Ba链均相应解离。本发明所述DNA纳米机器在体内响应高血糖而不响应低糖，只有体内高血糖时方具备降糖功能，避免了胰岛素治疗过程中出现的低血糖的风险。该DNA纳米机器具有智能、高效、稳定以及低毒等优点。

技术领域

本发明涉及生物化学和医学领域，具体涉及一种DNA纳米机器及其在降低血糖中的应用。

背景技术

糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，常导致严重的继发性并发症，影响全世界4.25亿人。2型糖尿病占糖尿病患者的90％以上，胰岛素抵抗是2型糖尿病的典型特征之一，即由于各种原因导致胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率降低。胰岛素治疗是目前糖尿病治疗的主要方法，然而，胰岛素治疗存在一定的缺陷与风险。首先，胰岛素生产存在一定的批次间差异，并且稳定性较差，其次，糖尿病治疗通常涉及每日监测血糖水平和多次皮下注射或输液，以调整允许剂量的安全性和有效性。最后，目前胰岛素治疗的选择仍然受到低血糖风险的限制，血糖控制效果较差。因此，目前的治疗需要开发一种稳定性较好且能智能动态调节血糖的方法。

DNA是纳米材料和生物技术中一个强大的构建单元。DNA可以通过成熟的固相合成方法进行化学合成，在合成可扩展性和成本效益方面，与胰岛素的生物生产相比具有一定优势。此外，与胰岛素相比，DNA具有很高的热稳定性，其热变性是可逆的。并且由于DNA的可编程性和低免疫原性使其具有精确设计和应用的方便性。筛选的具有高亲和力和靶向性的DNA序列在生物传感和治疗方面具有很大的潜力。目前，DNA已被应用于通过设计DNA特制的表面受体来非遗传调节细胞功能。

因此，本领域需要一种由DNA材料构成的用于治疗糖尿病的DNA纳米机器。

发明内容

现有研究表明肝细胞生长因子能够刺激脂肪细胞、骨骼肌细胞和肝脏细胞的葡萄糖摄取与代谢，能够治疗糖尿病。目前，肝细胞生长因子受体的特异性靶向结合DNA序列已经通过SELEX筛选得到。该靶向DNA序列与肝细胞生长因子受体具有较高的亲和力。并且能够替代肝细胞生长因子诱导其受体二聚，促进细胞的增殖和迁移。

为避免目前胰岛素治疗存在的一些问题，本发明构建了一种DNA纳米机器，其具有智能感应葡萄糖水平的能力，并且在高血糖状态下具有降糖效果。本发明为糖尿病治疗提供了一种新思路。

本发明首先提供一种DNA纳米机器，包括由核苷酸序列构成的感受器和由核苷酸序列构成的执行器，所述感受器用于感受血糖水平，所述执行器用于执行调节血糖功能，所述感受器中含有用于与葡萄糖分子结合的核苷酸链R链，还包含核苷酸链Hs链和用于封闭Hs链的封闭链Bs链，所述执行器中包含用于与所述感受器中的Hs链共同作用而执行一定功能的核苷酸链Ha链和用于封闭Ha链的封闭链Ba链，所述Hs链和Ha链能够部分链段碱基配对，因而能结合形成二聚体结构，而所述封闭链Bs链和封闭链Ba链均相应解离；所述R链、Hs链和Ha链的序列分别如下，

R链：CTCTCGGGACGACCGTGTGTGTTGCTCTGTAACAGTGTCCATTGTCGTCCC；

Hs链：GGTCGTCCCGAGAGACAGTCATTGAATAGCCGTGTCACGGATGGTAGCTCGGTCGGGGTGGGTGGGTTGGCAGTGACACG；

Ha链：ATCAGGCTGGATGGTAGCTCGGTCGGGGTGGGTGGGTTGGCAAGTCTGATGCTATTCAATGACTGTCTCTCGG。