冉冉升起的科研新星，中国留学生的重大发现或将实现快速筛选抗癌药物

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纽结和链环在生活中无处不在。图片来源：pixabay.com

看似平常的纽结和链环，却是物理和生物科学领域永恒的主题。 在分子尺度实现复杂分子拓扑结构的设计，在化学界是一个相当大的挑战 ，这不仅需要高精度的操控分子间相互作用而成结，还要控制一定的成结位置和手性（注：手性是指物体与其镜像不重合的特性，典型的例子即为人的手和脚）。

刘迪2011年本科毕业于南京大学化学系，本科期间在郭子建老师课题组研究设计能够光激活的铂类抗癌药物。本科的所有学科平均绩点94/100，专业课96/100。

同年刘迪赴美国芝加哥大学化学系攻读博士学位，目前研究的课题是核酸纳米技术及其在生物医学的应用，预计今年年底毕业。研究生期间平均绩点为4.0/4.0。

此外，刘迪目前受霍华德·休斯医学研究所国际学生奖学金（HHMI International Student Research Fellowship）的支持。

超螺旋DNA分子结构

生物学领域最天然的拓扑结构就是DNA分子结构。DNA分子具有可编程特性，并且在活细胞生物过程如基因复制、转录和重组过程中DNA分子拓扑结构扮演重要的意义，这使得 DNA分子成为构造复杂拓扑结构化学分子最适用的分子模板。

DNA分子链本身非常长，其自身会盘绕成超螺旋结构以适应细胞核的大小。这种超螺旋态就是一种类似于打结的效应，就像把一段长绳来回穿梭缠绕，DNA分子的片段来回收缩、缠绕回自身的主链，这种紧实的超螺旋结构影响着DNA的功能。

图片来源：top10latest.com

当DNA分子进行复制时，DNA拓扑异构酶将剪断并解开DNA超螺旋结构，释放DNA链中的张力。紧接着，剪断的DNA片段末端会重新聚合以保证DNA的功能性。 该过程是如此的复杂，以至于该酶的发现者—哈佛大学王卓（James Wang）—称赞它为“DNA世界的魔术师” 。正是该过程显示了DNA拓扑异构酶能够作为抗癌药物的首要靶标： 如果癌细胞中的DNA拓扑异构酶失效了，这将影响癌细胞正常的DNA功能，那么癌症细胞必死无疑。

刘迪及其所在的威茨曼团队设想利用这种打结的DNA分子拓扑结构作为探针来探测拓扑异构酶的活性，进而研究癌细胞在抗癌药物作用下的响应，以此来筛选有效的抗癌药物。

设计思路

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