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Modular DNA-Origami-Based Nanoarrays Enhance Cell Binding Affinity through the “Lock-and-Key” Interaction

化学 适体 DNA折纸 DNA 配体(生物化学) 纳米技术 模块化设计 细胞 生物物理学 计算生物学 细胞生物学 受体 生物化学 分子生物学 计算机科学 生物 材料科学 操作系统
作者
Mingzhi Mao,Zhun Lin,Liang Chen,Zhengyu Zou,Jie Zhang,Quanhao Dou,Jiacheng Wu,Jing‐Lin Chen,Minhao Wu,Li Niu,Chunhai Fan,Yuanqing Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (9): 5447-5455 被引量:12
标识
DOI:10.1021/jacs.2c13825
摘要

Surface proteins of cells are generally recognized through receptor–ligand interactions (RLIs) in disease diagnosis, but their nonuniform spatial distribution and higher-order structure lead to low binding affinity. Constructing nanotopologies that match the spatial distribution of membrane proteins to improve the binding affinity remains a challenge. Inspired by the multiantigen recognition of immune synapses, we developed modular DNA-origami-based nanoarrays with multivalent aptamers. By adjusting the valency and interspacing of the aptamers, we constructed specific nanotopology to match the spatial distribution of target protein clusters and avoid potential steric hindrance. We found that the nanoarrays significantly enhanced the binding affinity of target cells and synergistically recognized low-affinity antigen-specific cells. In addition, DNA nanoarrays used for the clinical detection of circulating tumor cells successfully verified their precise recognition ability and high-affinity RLIs. Such nanoarrays will further promote the potential application of DNA materials in clinical detection and even cell membrane engineering.
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