包含DNA纳米结构的冷冻保护组合物及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种用于冷冻保护的组合物，所述组合物包含：核酸结构，其包括在预定位置处折叠并形成多条链的支架核酸，以及通过与所述链中的至少一条结合而形成双链且其至少一部分具有所述支架核酸的互补序列的多个订书钉核酸；与所述核酸结构的至少一部分结合的接头；和与所述接头的至少一部分结合的肽，其中所述组合物可以在细胞和组织的冷冻保存过程中增加细胞活力，并且当用于冰冻食物时允许保持所述食物的质地。持所述食物的质地。持所述食物的质地。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含DNA纳米结构的冷冻保护组合物及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种包含DNA纳米结构的用于冷冻保存的组合物及其使用方法。

技术介绍

[0002]抗冻材料是指当存在于溶液中时，能够减少或抑制暴露于低于零(0)℃的温度的溶液中冰晶形成的化合物。目前，抗冻材料包括小分子、合成聚合物和抗冻蛋白质。在目前使用的小分子的情况下，需要非常高的有效浓度(例如，60％或更高)，因此有时会引起组织毒性。此外，在天然存在的蛋白质的情况下，很难对其进行纯化和大规模生产，因此导致产品价格非常高的限制。
[0003]生活在极低温度(“低温(cryogenic)”)环境中的生命有机体含有抗冻蛋白，其防止体液冰冻，从而保护细胞和组织。抗冻蛋白各自具有固有的结构。然而，已知称为苏氨酸的肽中的规则排列与冰晶的特定表面接合，并具有抑制晶体生长的效果。
[0004]DNA折纸是一种自下而上的制造技术，用于使用DNA的四(4)个独特碱基之间的互补自结合特性形成纳米结构，其中该纳米结构使用称为支架DNA的非常长的单DNA链和多个短订书钉(staple)DNA形成，所述支架DNA通常具有7000个或更多个碱基，所述短订书钉DNA用于将单链DNA缀合成特定形状。
[0005]这种DNA折纸技术允许以几个纳米(nm)内的高精度产生具有复杂形状的二维/三维纳米结构，该纳米结构不能通过常规的自上而下的制造技术来制备。通过这种技术，纳米结构的应用诸如在所期望位置精确排列不同的纳米材料成为可能。此外，由于使用生物分子，制造的纳米结构可以具有非常优异的生物相容性。
[0006]冷冻保护剂在细胞的内部和外部复杂地起作用。具体地，细胞内部吸收的结构抑制细胞中冰晶的形成和生长。另一方面，存在于细胞外部的结构抑制细胞周围冰单元的形成和生长，并防止细胞被细胞外部的冰晶损害而刺穿细胞膜。
[0007]同时，在二甲基亚砜(DMSO)作为本领域通常可获得的细胞冷冻保护剂之一的情况下，其应被大量使用以使得DMSO与细胞培养基的混合比率达到约10％(v/v)。此外，上述化合物是一种具有细胞毒性的物质，并对细胞活力(存活率)产生不利影响，因此造成的问题是在解冻后应尽快将其除去。
[0008]此外，已经公开了对DNA折纸材料进行的证明没有发生细胞毒性的先前研究，然而，仍然没有完全弄清当具有抗冻能力的肽与上述DNA折纸材料组合时，是否表达细胞毒性或各种类型的细胞是否具有细胞毒性。因此，为了商业化，还需要对上述工作进行评估。

技术实现思路

[0009][本专利技术要解决的问题][0010]本专利技术的一个目的是提供一种用于细胞或组织冷冻保存的组合物，其包含DNA纳米结构。
[0011]此外，本专利技术的另一个目的是提供一种用于食物冷冻保存的组合物，其包含DNA纳
米结构。
[0012]此外，本专利技术的另一个目的是提供一种用于细胞或组织冷冻保存的方法。
[0013]进一步地，本专利技术的另一个目的是提供一种用于食物冷冻保存的方法。
[0014][用于解决问题的手段][0015]为了实现上述目的，在本专利技术中采用以下技术方案。
[0016]1.一种用于冷冻保存的组合物，包含：
[0017]核酸结构，其包括：在预定位置处折叠以形成多链的支架核酸；多个第一订书钉核酸，其中其序列的至少一部分包含所述支架核酸的序列的互补序列，其与所述支架核酸的至少一条链结合以形成双链；和多个第二订书钉核酸，其中其序列的至少一部分与所述支架核酸的序列互补，但其至少一个末端不与所述支架核酸的序列互补，其与所述支架核酸的至少一条链结合以在其末端处形成双链和单链；
[0018]与所述核酸结构中的至少一条单链偶联的接头；和
[0019]与所述接头中的至少一个偶联的抗冻肽。
[0020]2.根据上述1所述的组合物，其中所述接头是DNA、RNA或PNA。
[0021]3.根据上述1所述的组合物，其中所述接头具有5个核苷酸至20个核苷酸的长度。
[0022]4.根据上述1所述的组合物，其中所述肽具有由1至10个氨基酸组成的长度。
[0023]5.根据上述4所述的组合物，其中所述氨基酸是丙氨酸或苏氨酸。
[0024]6.根据上述1所述的组合物，其中所述核酸结构包括两个或更多个螺旋束和适于与冰晶接触的表面。
[0025]7.根据上述1所述的组合物，其中所述核酸结构包括扭曲或弯曲的螺旋束。
[0026]8.一种用于细胞或组织冷冻保存的组合物，其包含根据上述1至7中任一项所述的组合物。
[0027]9.一种用于食物冷冻保存的组合物，其包含根据上述1至7中任一项所述的组合物。
[0028]10.一种用于细胞或组织冷冻保存的方法，其包括在根据上述8所述的组合物的存在下，将受试细胞或组织暴露于低于0℃的温度。
[0029]11.一种用于食物冷冻保存的方法，其包括在根据上述9所述的组合物的存在下，将受试食物暴露于低于0℃的温度。
[0030][有益效果][0031]本专利技术的组合物具有优异的细胞和组织冰冻保护(“冷冻保存(cryopreservation)”)效果。
[0032]使用本专利技术的组合物可以增加细胞在冷冻保存时的细胞活力。
[0033]本专利技术的组合物具有优异的食物冷冻保存效果。
[0034]在使用本专利技术组合物的食物冰冻中，该食物可以保持其原始质地。
附图说明
[0035]图1是示出支架核酸和订书钉核酸彼此结合以形成结构的情况的图。
[0036]图2是示出几种核酸折纸结构的图，其中A是4螺旋束(刚性结构)，B是4螺旋束(柔性结构)，C是24螺旋贴片(helix patch)(Rothemund方形)结构，D是12螺旋束(刚性结构)，E
是12螺旋束(90
°
弯曲结构)，并且F是12螺旋束(45
°
弯曲结构)。
[0037]图3是示出4、6和12螺旋束(HB)刚性结构的图。
[0038]图4是示出4螺旋束柔性结构和6螺旋束柔性结构的图。
[0039]图5是示出有或没有间隙的折纸结构的图。
[0040]图6是示出用于测量再结晶抑制(RI)效果的方法的示意图。
[0041]图7和8是示出在纯蒸馏水中仅含有MgCl2的缓冲溶液的RI测量结果的照片和图。
[0042]图9和10是示出其中存在非结构化单链DNA的溶液的RI测量结果的照片和图。
[0043]图11和12是示出支架DNA样品的RI测量结果的照片和图。
[0044]图13是示出4螺旋束刚性结构和柔性结构的图。
[0045]图14是示出6螺旋束刚性结构和柔性结构的图。
[0046]图15是示出24螺旋贴片结构的图。
[0047]图16是示出12螺旋束坚固结构和弯曲结构的图。
[0048]图17至20是示出DNA折纸结构的RI效应的照片和图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于冷冻保存的组合物，包含：核酸结构，包括：在预定位置处折叠以形成多链的支架核酸；多个第一订书钉核酸，其中其序列的至少一部分包含所述支架核酸序列的互补序列，并且其与所述支架核酸的至少一条链结合以形成双链；以及多个第二订书钉核酸，其中其序列的至少一部分与所述支架核酸的序列互补，但其至少一个末端不与所述支架核酸的序列互补，并且其与所述支架核酸的至少一条链结合以在其末端处形成双链和单链；与所述核酸结构中的至少一条单链偶联的接头；和与所述接头中的至少一个偶联的抗冻肽。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述接头是DNA、RNA或PNA。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述接头具有5个核苷酸至20个核苷酸的长度。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述肽具有由...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东俊，金度年，李叡潭，李赞锡，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：